数字印刷复习要点 - 图文

数字印刷复习要点

第一章：从撞击打印到数字印刷

1、数字印刷的定义：印刷行业中，把由数字信息代替传统的模拟信息，直接将数字图像信息通过网络传输转移到承印物上的新型印刷技术。（无需印版和压力）

2、数字印刷的分类：

按原理分类：喷墨印刷、静电成像数字印刷、热成像数字印刷、电子成像数字印刷、离子成像数字印刷和磁成像数字印刷。

按技术分类：

（1）按纸张是否连续分：单张纸印刷机和卷筒纸数字印刷机 （2）按油墨数量和色调复制能力分：单色机（黑白机）和彩色机 3、数字印刷的特点： （1）工艺流程大大简化； （2）单页成本与印数无关； （3）可实现短版、个性化印刷； （4）页面信息100%可变； （5）可实现异地网络印刷。 第二章：静电照相复制工艺

1、原理：静电成像技术正是利用光导材料的光电效应，使原来表面均匀带电的基体，通过曝光，形成相应于原稿图文的静电潜影。

2、光导材料：

（1）光电效应：光照射到某些物质上,引起物质的电性质发生变化，也即光能转化为电能。

（2）半导体和光导体：

半导体材料【Se、ZnO、GdS】，在黑暗的环境下是绝缘体，在光照条件下呈现导电性。

光导体是一类特殊的半导体，静电复印的感光体的表层是由光导材料制成。 目前静电成像系统中应用的光导材料主要有, Se合金, As/Se化合物, GdS, α-Si和很多的有机化合物。

（3）光导体的性能：耐磨性、温度稳定性、光导性要求、耐疲劳性能、暗特性、明特性。

3、墨粉：

（1）静电照相复制系统使用的墨粉划分为单组分和双组分两大类别。其中，单组分墨粉既是着色剂又是墨粉本身，双组分墨粉是着色剂颗粒和载体颗粒的混合物。

（2）墨粉的热特性：墨粉是由热塑性材料构成，其热特性通常以材料的玻璃渐变阈值温度Tg描述，这里提及的Tg表示温度范围，材料以该范围为硬质和脆性与软质和液体的分界线。

4、静电成像工艺步骤

静电成像过程可划分为6个典型的步骤：（1）充电；（2）曝光；（3）显影；（4）转移；（5）熔化；（6）清洁。

光导鼓式

光导皮带式

（1）充电：首先需在黑暗的环境中对光导鼓表面充电，即系统的敏化过程。目前静电成像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。

充电是下一步在光导鼓上形成静电潜像的重要前提。

（2）曝光：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，来控制光线对光导鼓表面的曝光。

（3）显影：由于图文部分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影。使用了带有负电荷的色粉着墨时，由于静电吸引力，图文潜影吸附色粉，光导鼓上电荷潜影变得可见。

（4）转移：转移是指显影后吸附于光导鼓表面上的墨粉转移到纸张上的过程。

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。

（5）熔化：墨粉从光导鼓转移到纸张表面后，墨粉颗粒仍“浮”在表面上。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。

（6）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。

可以使用刷子、刮刀、灯管、电晕等工具进行清洁。 第三章：静电照相数字印刷机结构和系统设计

1、多次通过系统：纸张多次通过由转印滚筒（皮带）与中间滚筒（成像滚筒）组成的转印间隙的系统。

2、一次通过系统：纸张一次走纸通过由转印滚筒（皮带）与中间滚筒（成像滚筒）组成的转印间隙的系统。

3、印刷单元排列：顺序排列、卫星式排列；

（1）顺序排列的优缺点：其主要缺点是占用空间较大，但由于纸张沿直线方向顺序通过由转印滚筒和中间载体滚筒组成的转印间隙，因而设计结构，套印控制、走纸机构和走纸精度控制相对容易

（2）卫星式排列的优点：占用空间小，与印刷单元顺序排列的彩色静电照相数字印刷系统相比结构更紧凑，纸张沿转印滚筒的周向走过转印间隙。

4、成像子系统：激光束成像、LED成像

以激光束对光导鼓表面曝光时，激光束需经过聚焦处理，从旋转棱镜镜面反射出来的激光束沿平行于光导鼓轴线的方向扫描，扫描轨迹上的成像点与页面图文内容相对应，记录栅格精度由激光束直径确定。为了使成像结果与页面上的图文内容对应，需要在扫描期间利用声光调制器将激光束调制到打开或关闭状态

5、显影子系统：

（1）墨粉充电的方式：感应充电、注射充电、接触充电（摩擦充电）和电晕充电。

（2）影响单组分墨粉显影质量的主要因素：有机光导鼓的充电和放电水平、墨粉的充电水平以及作用到显影滚筒的显影偏差

（3）显影决定着图像的质量：

A、实地区域和线条复制的黑色程度及线条边缘的平滑程度取决于静电潜像墨粉的数量和均匀性。

B、非成像区域的白色程度则由显影到光导体非图像区域的墨粉数量决定。 C、静电复印中的底灰现象。 6、转印子系统：

（1）转移：墨粉从光导体表面向记录介质上进行传递的过程，这一过程需要静电力的作用。

（2）分类：直接转移、间接转移。 （3）滚筒转移法：

（4）墨粉转印质量与粘结力、转印压力的关系 墨粉图像与光导体间黏结力和转印压力并非越大越好

7、熔化子系统：熔化就静电成像原理来说只是其中的一个后工序，实质是定影的过程。 第四章：连续喷墨

1、喷墨技术的分类

2、连续喷墨原理：在工作期间，墨滴在墨滴发生器的作用下从喷嘴连续不断地喷射出去，被引导进入充电电极之间分裂成细小的墨滴，并同时带上相同的电荷；带电墨滴进入偏转电场，依靠其偏转幅度不同，或被墨滴收集器“截获”进入循环回路再利用，或发生偏转到达承印物表面，形成图文信息。

3、热气泡喷墨原理：在加热脉冲信号的作用下，喷头上的加热元件急剧升温，使其附件的油墨溶剂汽化生产小气泡，在加热时间内气泡体积不断增加，到一定程度时，所产生的压力将油墨从喷嘴喷射出去，最终到达承印物表面，再现图文信息。

4、压电喷墨原理：在成像信号的作用下，对压电陶瓷施加一定的电场，压电晶体在外电场作用下发生形变，到一定程度时，借助于变形所产生的能量将墨水从墨腔挤出，从喷嘴喷出，图文数据信号控制压电晶体的变形量，进而控制喷墨量的多少。

5、静电喷墨原理：在喷墨系统和承印物之间的电场，通过图像信号改变喷嘴表面张力的平衡，在静电场吸引力作用下，使墨滴从喷嘴喷射出去，达到承印物表面形成印刷图文。

6、二值偏转控制：带点墨滴只能在偏转和不偏转两种状态下选择。 （1）偏转墨滴成像 （2）不偏转墨滴成像

7、卫星墨滴：是指在多个大墨滴之间出现尺寸小得多的子墨滴。 8、Hertz连续喷墨技术原理：墨水射流的产生利用强制墨水从喷嘴口挤出的方法实现，因Hertz喷墨的喷嘴比Sweet喷墨更小，故墨水射流更细小。墨水柱离开喷嘴后，只要环状电极尺寸比喷嘴孔尺寸大得多，则环状电流似乎起导流作用，墨水射流将穿过环状电极，导致墨水射流在控制条件下喷射。

9、多态偏转连续喷墨技术：赋予墨滴不同的充电状态，并在不同的成像位置产生记录点

优点：只用一个喷嘴就能在纸张上产生一列成像点，成像点的垂直间距取决于充电装置能产生多少种充电状态以及墨滴的飞行距离；

除了利用偏转电极使墨滴沿垂直方向偏转外，还应通过偏转控制器使一列墨滴沿水平方向偏转，实现二维方向上的印刷。

第五章：按需喷墨

1、热喷墨的过程：墨水在加热器发出的热量作用下汽化，促使气泡成核并长大，压迫周围墨水向更为自由的喷嘴口移动，当墨水压力大到足够程度时便从喷嘴孔挤出；气泡不可能无限制地长大，达到不能维持的水平时破灭，导致喷嘴口处的墨水处于负压作用下，于是启动墨水重灌过程。

2、工作原理：又叫气泡喷墨(Bubble Inkjet)，其工作原理是通过喷墨打印头上的电热组件（通常是热电阻），在极短的时间内急速加热（300-400摄氏度），使喷嘴底部的液态油墨汽化并形成气泡，气泡迅速膨胀到最大，由此产生的压力促使一定量的墨滴克服表面张力快速从喷嘴喷出，而喷出后墨滴由于气泡消失，在表面张力的作用下回缩导致墨滴分离，因而完成喷墨的过程。

3、成像工艺

（1）气泡核形成并长大、墨滴成型、气泡破灭和墨滴分离等过程； （2）分为顶喷型和侧喷型

A、顶喷型：加热元件轴线与喷嘴口轴线一致； B、侧喷型：加热元件轴线与喷嘴口轴线成90度放置。 4、热喷墨优缺点： （1）优点： 设备成本较低 应用范围广

适用的墨水范围较广 适用的打印介质广 （2）缺点：

打印头寿命受限制（高温、电阻故障） 仅适用于低粘度的墨水

易受惯性影响，容易产生不均匀或墨渣 墨滴的方向和形状不易控制，精度不高

5、压电喷墨原理：利用压电陶瓷（大部份的材料为铅-Pb, 锆-Zr, 钽-Ta，PZT），由压电晶体管施加电压使其产生形变，挤压油墨产生高压而将液体喷出的一种技术。

6、压电喷墨的四种模式：弯曲型、剪力型、推挤型、收缩管型

剪力型：由于压电材料的极化方向与电厂作用方向垂直，特殊的结构安排使压电板产生近似于纯剪切的变形，形成对墨水的正压力；当墨水腔体积变小时将克服墨水在喷孔处的表面张力，迫使墨水从喷孔挤出，并在喷嘴出口处附近形成墨滴。

7、相变喷墨技术原理：它在正常温度下的状态是固体，但在喷墨打印头中就会熔化并转变成液体，并能像其他液体油墨一样通过喷头喷射出来。固体油墨优于水性油墨的一点就是这种熔化的油墨不但不需要干燥，而且还能在印品表面瞬间固化。

8、喷墨技术的发展趋势： 喷墨印刷对纸张的要求：

（1）有良好的记录性能，吸收能力强，吸收速度快，有较高的分辨率，印出的图像清晰美观；

（2）记录速度快，喷上的墨水能够快速蒸发干燥，避免墨点在承印物表面扩散；

（3）要求表面有一定的施胶度，既能快速吸收油墨，又能避免光的散射； （4）保存性好，耐水、耐光、不易褪色。

目前市场上主要有三种喷墨打印纸：普通喷墨打印纸；喷墨打印涂布纸；微孔型喷墨打印涂布纸。

喷墨印刷对油墨的要求：

（1）无毒、不堵塞喷嘴、喷射性能好、对喷头的金属构件不腐蚀； （2）对于热气泡式喷墨系统，要求热稳定性能好，能够耐300-400℃； （3）要求有足够的表面张力，以防止喷出的墨水溅射出去； （4）具备快干性，以防止墨水在承印物上扩散。

当前喷墨印刷中主要采用以下两种油墨：非全固含量油墨、全固含量油墨 第六章：热成像数字印刷

1、技术分类：直接热成像和转移热成像； 转移热成像又分为：热转移和热升华两种 2、热转移与热升华的原理：

（1）热转移：油墨从色带释放出来，再转移到承印物表面，这说明热转移是一种油墨加热熔化再转移的技术。有时也称“热密集转移”。

（2）热升华：色带上的染料基油墨加热后从固态直接转化为气态，准确地说是色带油墨中的染料加热发生热升华后的转移过程。又叫“染料扩散热转移” 。

3、热转移与热升华技术的区别

（1）色带结构差异，热升华色带的油墨层由染料组成，而热转移色带的墨层以颜料为基本材料；

（2）记录介质不同，热升华使用的记录介质结构更复杂些，为此需要特殊的接受层，热蜡熔化转移对记录介质几乎没有什么特殊要求；

（3）信息转移方式不同，两者分别通过升华扩散转移和转印的途径实现信息转移。

4、驱动机制：分为串行线性序列法和并行线性序列法；

主要区别：表现在印张进给与打印头驱动色带的配合方式，分别对应于色带顺序排列和平行排列；

另有一种面积序列驱动法，其主要优点在于处理速度高。 5、热打印头结构：

（1）热打印头是热成像打印机的关键部件，由于包含加热器而得名。 （2）分类：平直型和边缘型，其中边缘型又包括：角边缘型打印头和真边缘型打印头。

（3）平直型热打印头的加热器排列成行，处于压印滚筒的直接下方，布置在由陶瓷材料加工成的平直基座表面，且基座尺寸相比加热器很大。

（4）角边缘型和真边缘型两种打印头的加热器放置在陶瓷基座的边缘位置，两者的主要区别在于加热器所在陶瓷基座与记录介质行进方向的空间关系。

6、加热器：

（1）是热打印头的“心脏”，是热成像数字印刷设备最核心部件。 （2）类型：薄膜加热器、厚膜加热器和半导体热打印头； （3）三种类型的优缺点： A、薄膜加热器 优点：

1）薄膜电路通常在玻璃上加工，因玻璃的热传导系数低而导致加热效率更高；

2）薄膜制造工艺的固有特性体现在可产生精细的线条，从而制造高空间分布的加热器阵列。

缺点：

1）薄膜电路的制造成本相对较高，但与打印头制造成本相比不算高。 2）抗纸张摩擦能力低，需涂布保护层，但会明显降低打印速度。 B、厚膜加热器 优点：

1）高脉冲功率条件下机械坚固度有利于提高打印速度。

2）容易加工成多层结构，形成复杂的连接关系，组合成加热器记录点的完整阵列。

缺点：

1）高导热系数氧化铝基底层对于电功率的高要求。 2）获得高空间分布的加热器记录点有难度。 C、半导体热打印头

优点：硅材料带来的优异抗磨损特性，生产打印头元件有良好的工业基础良好的半导体技术支持。

缺点：

1）打印头结构对记录点尺寸选择的严格限制。

2）供电方式复杂，对许多应用领域来说，打印头价格较高。 3）半导体标准的修改不会顾及热打印头，导致技术落后。 7、釉面厚度对加热和冷却响应速度的影响： 由图可知：薄釉面在加热和冷却时度温度的响应比厚釉面快的多。相比于厚釉面热打印头，薄釉面热打印头能够以更快的速度达到热成像打印机需要的工作状态，因而更有利于打印机提高输出速度。

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