数字印刷成像的原理！

     【印联传媒内容摘要】数字印刷是近年来最热门的印刷行业词汇，普遍认为数字印刷技术取代传统的印刷方式只是时间的问题。数字印刷技术已经开始广泛应用于图文快印行业、报业和按需印刷图书方面。然而，数字印刷对于大多数人来说依然只是一种很遥远的东西，因为不了解其工作原理而迟迟不能接受。当然，现在数字印刷还存在技术和成本上的诸多限制，然而随着新技术、新材料和印工艺的出现，一定可以逐渐占领整个印刷产业。下边我们来介绍一下市场上常见的3种数码印刷工作原理。

　　1、电子成像数字印刷

　　电子成像数字印刷技术(图1)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。

　　印刷工艺通过两种基本方法复制半色调信息，第一种方法是改变油墨的表面覆盖率，称为调幅网点;第二种方法是改变加到纸张上的油墨体积，称为油墨体积调制，如果成像工艺能控制墨层厚度，则油墨体积调制能以相当精细的步长进行，电子凝聚成像通过改变墨层厚度和网点直径调制成像点的密度，实现密度调制的具体手段是控制阴极电脉冲的作用时间，在成像过程中，系统可以按照一定的时间步长改变记录电脉冲宽度，使电凝聚活动好像快速微型的上墨阀门，不停地以不同的时间间隔打开和关闭，从而在成像滚筒上得到不同面积和厚度的固着油墨，实现像素的多阶调调制，电脉冲作用时间为0.1μs时，成像点的光学密度最低;电脉冲时间为4μs时，成像点的光学密度最高，由于电子凝聚成像属密度调制印刷工艺，因而称为连续调印刷工艺。

　　在电凝聚成像过程中，正极是一个旋转的金属成像滚筒，该滚筒携带油墨。油墨在滚筒上通过电凝聚成像，然后再转印到纸或其他承印物上，印刷记录头由数干个极细的用作负极的金属丝组成，这些金属丝成行排列，并与印刷滚筒垂直。

　　电脉冲通过油墨到达成像滚筒，并在滚筒表面发生微量的电解反应，该反应导致铁离子的释放，这个过程严格按照计算机控制的图像及信号间隔来攫取油墨，并使其凝聚在滚筒上，一旦信号中断，微量化学反立即停止，没有任何拖延，这一过程中，滚筒上图像区域的油墨以凝聚的形式存在，该油墨有些像凝胶，比未凝聚的油墨干些;非图像区域则是未凝聚的油墨，这些未凝聚的油墨被橡胶刮板刮掉，然后通过高压、无热量把保留下的图像转印到承印物上，并蒸发干燥。

　　1)电凝聚数字印刷基本工艺

　　电凝聚数字印刷技术是一种连续色调，完全可变的印刷成像工艺，它完全不同于其他数字印刷技术。在一定程度上，它与着墨孔大小可变的凹印相似，因为凹印也可印出厚度不同的墨膜，并使用刮墨刀将多余的油墨从印版滚筒上除掉。

　　Elcorsy公司的200型电凝聚印刷样机所采用的工艺流程如下：

　　①准备

　　首先在洁净的成像滚筒上涂上极薄的油层，其主要作用是便于把油墨传递到承印物上。

　　②注人油墨

　　油墨从平行的喷嘴中喷出，从而给滚筒上墨，滚筒旋转携带油墨，并将其填充到印刷头和成像滚筒之间的缝隙中。

　　③成像

　　以计算机控制，缓冲存储的数据控制电子脉冲自阴极送出，穿过油墨到达成像滚筒。

　　④凝聚

　　油墨是导电的，所以它能把印刷头发出的电信号传输给成像滚筒，图像区域的油墨以凝聚的形式驻留在滚筒上，而非图像区域的油墨则是未凝聚的液体形。

　　⑤图像的展现

　　在一个类似刮墨刀的动作中，把非图像区域上未凝聚的油墨除掉，从而在成像滚筒上展现出由已凝聚的墨点表现的图像，刮掉的油墨从侧面的沟槽去除，并返回到注墨容器中。

　　⑥转印

　　通过施加高压，凝聚的油墨从成像滚筒转印到承印物上，并采用蒸发方式干燥。

　　⑦清洗

　　用毛刷、皂液和高压水流清洗成像滚筒，水返回过滤箱后循环使用，当把所有未转印的油墨和准备过程中预涂的油层去除后，印刷循环即告完成。

　　上述整个过程允许多个步骤同时进行，当第一个图像被转印时，新的图像正在印刷头上被书写出来，写在滚筒上的每个图像都可以与前面的图像完全不同。

　　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，所以在成像滚筒上形成不同厚度和面积的墨点，且范围很宽，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。

　　3、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。