数码印刷工作原理及数码印刷纸_权琤

2011年9月第3期(总第104期)江 苏 造 纸J IA NGSU ZAOZ HI

数码印刷工作原理及数码印刷纸

权 琤 戴红旗 周小凡

(南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室,南京市,210037)

作者简介:权琤,女,南京林业大学硕士研究生在读。

戴红旗,男,博士,教授、博导,南京林业大学轻工院制浆造纸工程系系主任。周小凡,男,博士,南京林业大学教授、博导。

摘 要 目前使用比较广泛的数码印刷技术是静电成像技术和喷墨印刷技术。前者用激光扫描的方法在光导体上形成静电潜影,利用带电色粉与静电潜影之间的库仑作用力实现显影和色粉转移;后者将油墨以一定的速度从微细的喷嘴喷射到承印物上,通过油墨与承印物的相互作用实现影像的再现。数码印刷纸除定量、亮度、白度等要求外,一般还要求有良好的尺寸稳定性、低挠曲性及低起皱性,适当的耐磨擦性、表面导电性、足够的挺度等,且不同的印刷方式对印刷纸的要求也会不同。

关键词 数码印刷;静电成像技术;喷墨印刷技术;色料;纸张要求

1 数码印刷基本概念

进入信息时代以来,随着数字技术渗透到印刷技术极大促进了数码印刷技术的发展。目前比较流行的数码印刷及生产厂商有佳能、惠普、Encad 、IBM 、Indig o 、奥西、富士施乐等。数码印刷起步于20世纪90年代[1],近年些来数码印刷凭借其可进行可变数据印刷、个性化印刷、网络化印刷等优势发展迅猛[2]。数码印刷又称数字印刷,在印刷行业,人们把由数字信息代替传统的模拟信息,直接将数字图文信息转移到承印物上的印刷技术叫做数字印刷。数字印刷系统主要由印前单元和印刷单元组成,有些系统还配上装订和裁切单元,从而取消了分色、拼版、制版、试车等传统步骤。

目前数码印刷分为:在机成像印刷(Com -puter -to -plant/CTP 或Direct Imag e/DI)和可变数据印刷(Variable image digital presses)。在机成像印刷是指印刷机上直接完成制版过程,省略了传统印刷的拼版、出片、晒版、装版等中间步骤,从计算机到印刷机是一个直接的数字图文信息的传递过程。可变数据印刷旨在印刷机不停机的情况下,连续的印刷需要改变印品的图文(也就是所谓的数据),即在印刷过程不间断的情况下,连续的印刷出不同的印品图文。

可变数据印刷根据成像原理不同又可分为

六类:

(1)电子照相(Electro photog raphic)技术,又称为静电成像(xerog raphy )技术,电子照相技术又分为干色粉和液体色粉两种。

(2)喷墨印刷(Ink jet printing)。按喷墨形式可分为:按需(脉冲)喷墨(drop -on -demand or impulse)和连续喷墨(Co ntinuous inkjet)。

(3)电凝成像技术(Elcography )。(4)磁粉成像技术(M ag nctogr aphy)。(5)电子束成像技术(Electron -Beam Ima -ging)。

(6)色磁粉喷射技术(Toner Jet)。目前使用比较广泛的是静电成像技术(电子照相技术)和喷墨印刷技术。利用静电成像技术的数字印刷机[4]主要有以色列的Indig o E -Print 1000,比利时Xeikon 的DCP 及德国爱克发的Chro mapr ess 等。2 数码印刷工作原理

2.1 静电成像技术的基本工作原理

[6]

在静电照相系统中有两种基本模式,一种

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是采用湿式色粉显影的系统;另一种是采用干式色粉显影的系统。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(符号与静电潜影正好相反)与静电潜影之间的库仑作用力实现潜影的可视化(显影

),最后将色粉影像转移到承印物上即可完成印刷。这种方法可以在普通纸上成像,而且呈色剂采用颜料,既可以实现黑白也可以实现彩色印刷。

2.2 静电成像的主要步骤

图1 静电数字印刷过程[5]

静电成像包括充电、曝光、显影和转印等几个步骤。具体过程如下:

(1)感光鼓在黑暗的旋转中经过某一极性的电场先被充电而均匀的带上电荷;

(2)接着转到曝光处,再有要求产生的图像信息的激光束经校正并经多面转镜和聚焦镜均匀的扫到感光鼓上,这个过程就是曝光。光导体被光照部分电阻下降,电荷通过光导体流失,而未照光部分仍然保留着充电电荷。这样,就在感光鼓表面上留下了与原图像相同的带电影像,即所谓/静电潜相0。

(3)当感光鼓转到显影部位时,带有异性电荷的墨粉使感光鼓上的静电潜相变成可见的墨粉影像;

(4)在转印电晕电场的作用下,墨粉影像被转印到纸张上,再经过影辊加热,墨粉中的树脂被溶化使墨粉粘在纸上,形成要求印刷的字符和图像。

(5)印刷完成后,感光鼓还需经过消电、清扫,为输出下一页做准备。2.3 喷墨数字印刷的工作原理[8]

将油墨以一定的速度从微细的喷嘴(一般

直径在30~50L 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,以保证快速干燥,要求油墨中的呈色剂(一般多为染料)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,这也是为什么喷墨系统必须使用专用的油墨和承印材料(纸张)的原因。

从应用油墨的方式来分[3],喷墨印刷技术可以分为两种:连续式喷墨印刷和按需喷墨印刷。这两种喷墨复印技术在原理上有很大差别,且又可以分为不同的类型,如图2所示:

图2 喷墨印刷分类[6]

2.3.1 连续喷墨印刷原理

所谓连续喷墨印刷[3]是指连续喷墨系统利用压力使油墨通过窄孔形成连续墨流。产生的高速墨流式墨流变成小滴。小液滴的尺寸和频率取决于液体油墨的表面张力所加压力和窄孔

的直径。在墨滴通过窄孔时使其带上一定的电荷,以便控制墨滴的落点。带电的墨滴通过一套电荷板式墨滴排斥或偏移到承印物表面需要的位置。而墨滴偏移量和承印物表面的墨点位置由墨滴离开窄孔时的带电量决定。

在二值偏转处理中[6],墨滴处于两种充电状态,充电的墨滴被电场偏转,为充电的墨滴转移到承印物上。在多值偏转中,不同的墨滴接受不同的电荷,产生不同的偏转,转移到承印物材料的位置不同。如图3所示:

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