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电子照相成像原理及墨粉显影技术详解

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:电子照相方法在20世纪30年代末被发明,发明专利包括通过墨粉显影把二维电荷图像转变为可视图像。墨粉通常由微细颗粒组成,为粉状物质。进行低速打印时,4色打印的页面数据,可在同一根感光鼓上按顺序逐一成像,墨粉可在感光鼓、转印辊筒或皮带表面聚集,然后一次同时转移到纸面,打印一份拷贝所需的时间,等于打印4色所需时间之和。或者,感光导体每显影一色即作墨粉转移,与转印皮带、感光导体接触4次。

电子照相成像原理及墨粉显影技术详解

电子照相或静电照相方法,是数字印刷中目前两种主要方法的一种。电子照相方法在20世纪30年代末被发明,发明专利包括通过墨粉显影把二维电荷图像转变为可视图像。第一代的电子照相产品为模拟式静电复印机。70年代中期第一台激光打印机面市,80年代末已可买到彩色激光打印机[32]。当时的研究产生了大量的出版物、专利、著作等,如…[29-31][3]

在黑白数字印刷中,电子照相技术无疑是最成熟的技术,全球范围内的开发,保证了彩色激光打印技术的持续进步。早期的开发是基于对复印的需求,如今又有若干因素,为当前的研发提供了新的动力,彩色激光打印[32]、质量方面与彩色胶印的竞争,是它们共同的特征。电子照相的高端彩色印刷,已经构成对平张胶版印刷的挑战,具有可变数据能力是它额外的优点。电子照相的彩色打印更复杂,已证明也可与低端的彩色喷墨打印形成竞争。

电子照相技术用于高端商业印刷,目前在印刷速度、分辨率上已与1Gb/s的数据传输相当,黑白印刷的标准分辨率为600~1200dpi,彩色印刷的像素可印刷多个层次的色调值。

电子照相方法的原理,如图4-10所示,主要包括以下步骤:

①感光元件表面被电荷充电;

②页面信息暴光,产生与打印页面对应的电荷图案;

③通过墨粉显影,电荷图案转变为光学图像;

图4-10 数字式电子照相方法

④墨粉转移到纸面;

⑤墨粉熔融定影;

⑥感光元件表面清除残余墨粉。

以上各步骤的机理,本书第5章5.3节将作详细讨论。

模拟式复印中,感光鼓的暴光是由原稿借助反光镜的反射进行。数字式电子照相技术,是由数字页面数据调制光源,如激光光源、发光二极管(LED)列阵实现暴光;数字式复印的数字页面数据,是由原稿扫描,经模/数(A/D)转换产生。

感光导体[33]属于半导体材料,暗时表现出电阻特性,能保持电荷,而在暴光后则具有导电性。电子照相技术中,第1步是给感光导体进行电荷充电,主要是用电晕方法完成[34],其原理是电晕辊与高压电源相连,电晕辊、介电表面间的空气被电离,电离后空气导电,电子、离子等带电颗粒,从电晕辊迁移到感光导体。

数字式电子照相方法中,感光导体暴光的最常见方法,是用激光光源扫描暴光方法,因此,电子照相打印也常被称作激光打印。通过平行调制LED列阵,可给整个页面宽度同时暴光,暴光后空白区域的电荷被中和,若调制光源的功率,还可产生不同层次的像素光学密度。(www.xing528.com)

潜像电荷图案产生的电场,控制墨粉向感光导体转移;墨粉颗粒携带电荷[35],电场因而给墨粉产生电场力。电场力的大小为:

电场力吸引墨粉颗粒到感光导体。显影类型决定了反作用力的大小、力的平衡等,这些都影响墨粉的转移量。墨粉从感光导体转移到纸面,通过以下方式实现:

①使用电荷充电与墨粉电荷相反的辊筒;

②在纸的背面加以与墨粉电荷相反的电晕电荷;

③借助转印辊筒或皮带作机械转移。

在纸的背面安装电晕电极,利用电晕电极产生电场转移墨粉,是传统的转移技术,如图4-11所示。新型墨粉的发展,推动了其他原理的应用,例如利用压区转移墨粉,或由中间介质,如转印辊筒、转印皮带等转移墨粉,转印原理与胶版印刷的油墨转移相似。

墨粉通常由微细颗粒组成,为粉状物质。墨粉转移到纸张后,需经过类似于干燥的定影过程,增强墨粉颗粒在纸面的附着[36]。定影可以在墨粉受热、受压条件下进行,被称作热压定影,可以在热辐射条件下进行,或仅在受压条件下进行,其最后一种为冷压定影。墨粉经过热辊加热,连结料变软、熔化,然后在纸面或往纸内扩散。墨粉经压辊加压后,温度也有一定程度上升,墨粉因而变软,并渗透进入纸中。低温定影应用有限,仅适合于低端的速度和质量。

利用电子照相技术实现4色打印的不同方式,如图4-12所示。选用哪种方式首先与要求的打印速度有关。进行低速打印时,4色打印的页面数据,可在同一根感光鼓上按顺序逐一成像,墨粉可在感光鼓、转印辊筒或皮带表面聚集,然后一次同时转移到纸面,打印一份拷贝所需的时间,等于打印4色所需时间之和。或者,感光导体每显影一色即作墨粉转移,与转印皮带、感光导体接触4次。

图4-11 感光导体转移墨粉到纸张

P—纸张 T—墨粉 PC—感光导体

图4-12 电子照相技术的4色打印

PC—感光导体

打印机如与传统印刷一样,每个色都有对应的打印单元,4色可同时进行显影。连续打印时,打印一份拷贝所需的时间,与打印一色所需时间相等。这种“串联排列”结构,价格高于单感光鼓结构,因此主要适合中、高速打印机,但低端市场也有基于同样原理的机型。

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