无印版NIP技术之静电摄影

静电摄影原理可以分为5个阶段。

⑴成像

通过对一个合适的光敏表面充电(产生一个均匀的带电表面)及控制光源(激光或者发光二极管)来成像。印刷图像与光导鼓上光信号的位置相对应。这个均匀带电表面的图像部分放电,结果使曝光和放电的区域与所需要的印刷图像一致(由于静电摄影可以通过激光和二极管的光来完成,因此常用术语“激光打印机”代替“静电成像机”,从而产生误导)。

⑵着墨

静电摄影使用专用的油墨,其可以是粉状色粉或液体色粉,可根据组分来改变结构,并可以包含有颜料形式的呈色剂。对于压印来说,油墨非常重要,是决定性的因素。显影由一个系统来完成,不与光导鼓接触,转移精细色粉的微粒大小约为8μm。充电色粉生成图像的方式是使光敏表面的充电区域吸附色粉,因此,显影后,光导鼓上的潜像就变成了吸附色粉的可见影像。

⑶色粉转移(印刷)

色粉可以直接转移到纸张上,在某些情况下,也可以通过鼓状或带状的中间载体来转移。转移主要是直接从光导鼓转向承印材料。为了将充电的色粉微粒从光导鼓表面转移到纸张,需要通过一个电源(电晕)来产生静电力,即通过这种鼓表面和承印材料之间接触压力的支撑力,将微粒转移到纸张上。

⑷定影

定影系统可以将色粉微粒固定在纸张上,产生稳定的印刷图像。常用的设计是在热力和接触压力下,使色粉融化并在纸张上固定。

⑸清洁

印刷图像从光导鼓转移到纸张上后,残留电荷和少量色粉微粒还遗留在光导鼓上。为了给下一个图像的印刷作准备,需要用机械清洁和电子清洁两种方法来清洁光导鼓。机械清洁方法是通过刷扫或抽气的方式来去掉残留的色粉微粒;电子清洁(中和)则是通过均匀的表面照明来完成,即中和表面的电场,并除去色粉微粒。通过电晕装置,光导鼓可以重新充电,产生均匀带电的图像,随后再重新生成与所需的印刷图像一致的像(如同(1)的描述)。

从上述工作程序可知,静电摄影法采用了不需要印版的固定、雕刻的印刷图像。光导鼓的每一次运转,都可以施加不同的充电图像。这就是说,每转、每印都能够获得完全不同的印刷图像。

与使用固定图像载体(如印版)的印刷方法不同,这种方法(如以相同内容,印数为100份/次的印刷为例)要求同样的印刷图像,采用充电潜像的形式,一次又一次、一转又一转地不断产生。这种重复会导致有关印刷图像的处理过程发生变化,其原因如下:生成充电图像的误差或采用色粉给光导鼓显影过程(包括技术处理过程)的误差,以及随后由电场力向纸张上转移图像时的误差。因此,在一次印刷中,NIP技术比有版印刷技术产生的变化更大。

另一方面,这种技术的魅力和优势,是每次生成的图像可以完全不同(可变印刷),因此,每一个印刷页面都不需要制作机械印版。特别是在短版印刷(短至印数为1)中,使用这种方法生产(按需印刷)更经济。因而,手册从开始的第一页到最后一页的每一页,都可以连续地生产;能够印完一本后,再印刷第二本(按需订购)。同样,也可以一本一本地直接完成个性化图像(个性化,客户化),如插入地址,或接收附加信息。

该系统采用了单张纸胶印机的机组式设计原理。在构造图中,是由4个静电摄影机组构成的整机。各个机组将黄、品红、青、黑的常规原色依次转移到承印材料上。

在所示的例子中,光导鼓通过光学系统成像。在光学系统中,激光通过一个旋转镜和专用光学仪器反射到光导鼓上,激光束高速地导向整个鼓面,在数字调制器的控制下,光线根据图像或开或关,即电荷放电或保留在原先充电的光导鼓上。这种系统也被称为ROS成像(光栅输出扫描)系统。

通过传送带传递纸张,而不需要叼纸牙来传递纸张是一个值得注意的过程。纸张只由传送带上的静电力来控制,因而,与传统印刷技术如胶印相比,彩色套印的精度—即可接收的容差,一般为4~6倍。也可以完成单张纸双面印刷(双面印刷),即印完一面后,纸张自动翻转,再送回给印刷机组进行第二面的印刷。

在这种印刷系统中,印刷图像的内容可通过两种途径产生。首先,原稿采用扫描仪(既可以与印刷系统集成,也可以通过接口相联)扫描完成。其次,数字化的数据通过数据存储载体,或通过网络直接进入生产系统。包含了一台能够对印刷品进行光学扫描和数字化的平台扫描仪,扫描后再完成印刷过程。但对那些安装在办公室中,用作单色印刷的传统复印机来说,其复制图像就不需数字化,而是直接曝光到光导鼓上。接受模拟复制信息(原稿)的印刷系统,通常被称为“复印机”,而如果将已经准备好的作业数据以数字形式直接提供给系统,则被称为“打印机”。

在印刷速度上,NIP系统和单张纸胶印机的差别很大。A3幅面的生产速度(印数)是1200张/h,而一般A3幅面单张纸胶印机的印速可达10000~15000张/h。生产速度的差别主要是使用了不同的成像技术—即使是印刷相同的图像,NIP也要重新成像。一方面,成像速度取决于不同的数字化硬件和软件(这些会影响相应成本);另一方面,物理处理过程、油墨转移和纸张传送系统的设计也是影响印刷速度的因素。

模块和元件精度(特别是成像系统和滚筒体系)的高要求—期望获得传统印刷机的精度—是至关重要的。比如设备的轴承,要求在精确性和阻抗性方面性能一致,纸张传送也要由高级技术系统来支持。由于印刷速度的降低,机器的承载负荷和动力要求会更低—允许使用更少的材料来组建更轻便的结构。

应用高质量技术元件,通过静电摄影系统产生的印刷质量处于较高水平。但是,与传统技术的高质量相比,NIP还是逊色很多。

NIP系统的相关质量数据主要集中在分辨率数据(单位长度上的网点/像素的数目)、像素灰度值的数目(或灰度级)以及使用的呈色技术。具有400dp(i每英寸*的点数)的分辨率。当一个像素成像时,可以通过成像光线的不同强度来产生不同的电荷(如通过激光的ON状态来控制),即印刷的像素通过相应变化的色粉转移,可以区别出约10个灰度值。非常精细结构复制的获得由以下两个因素决定,其一是分辨率;其二是由分辨率和像素灰度值决定的可能再现的色调和色域。

印刷质量也受下列因素的影响:色粉质量、微粒大小、几何形状以及化学/物理结构。通常使用的色粉只有6~8μm大小,并且光谱分布很窄,目的是获得很好的图像复制能力。使用色粉可以导致因上粉而引起的印刷品质量下降,即在不需要着墨的印刷图像部分,由于色粉微粒的“漂游”而着墨。

在传统的有版印刷技术中,使用描绘印刷图像、图像载体稳定的机械印版(机械印刷过程),是整个印刷过程连续高质量和最佳再现的决定性因素和保证。而在静电摄影中(电子印刷过程),再成像需要稳定,在各个印刷页面之间,可能会产生一些与系统有关的波动。

静电摄影技术可以使用粉状或液体的色粉。虽然从本质上说,使用小颗粒的色粉(1~2μm),具有保证更好印刷质量方面的优势,但液体色粉的使用还是不广泛。

在比较传统印刷技术和NIP(特别是采用潜像技术)时,应该注意到,在NIP中(如静电摄影)光导鼓的周长不必与图像的长度一致。

在许多情况下,鼓的直径要比最大图像长度小很多,也就是说,要印刷一个页面,鼓必须旋转360°以上来成像。因而,即使印刷品相同,对每一张印刷品来说,潜像和显影系统的着墨并不发生在鼓面的同一点上。在静电摄影中,无论是粉状还是液体色粉,都不能接受油墨再分裂现象—如同单张纸胶印机上的油墨分裂(以及自动补偿)。