Московский государственный университет печати

Уарова Р.М.


         

Основы цифровой печати

Конспект лекций для студентов, обучающихся по специальности 261202.65 - Технология полиграфического производства и направлению 261700.62 - Технология полиграфического и упаковочного производства


Уарова Р.М.
Основы цифровой печати
Начало
Печатный оригинал
Об электронном издании
Оглавление

Введение

1.

ЭЛЕКТРОФОТОГРАФИЯ

1.1.

Зарядка фоторецептора

1.1.1.

Зарядка коронным разрядом

1.1.2.

Факторы, влияющие на зарядку коронным разрядом

1.1.2.1.

Процесс зарядки фоторецептора коротроном

1.1.2.2.

Особенности зарядки скоротроном

1.1.3.

Зарядка валиком

1.2.

Запись скрытого электростатического изображения на органическом фоторецепторе

1.2.1.

Процесс фоторазрядки при записи скрытого изображения на органическом фоторецепторе

1.2.1.1.

Процессы, происходящие в генерационном слое

1.2.1.2.

Инжекция зарядов в транспортный слой

1.2.1.3.

Механизм транспорта носителей заряда

1.2.2.

Устройства записи изображения

1.3.

Проявление скрытого электростатического изображения

1.3.1.

Электрическое поле в зоне проявления

1.3.1.1.

Электрическое поле над сплошными участками скрытого изображения в присутствии проявляющего электрода

1.3.1.2.

Проявляющее электрическое поле над штриховым скрытым изображением

1.3.2.

Способы проявления

1.3.2.1.

Общие сведения

1.3.2.2.

Проявление магнитной кистью из двухкомпонентного проявителя

1.3.2.3.

Проявление однокомпонентными проявителями

1.3.2.4.

Гибридное проявление

1.4.

Перенос тонерного изображения и очистка фоторецептора

1.4.1.

Перенос тонерного изображения с фоторецептора на печатный материал

1.4.2.

Очистка фоторецептора

1.4.2.1.

Предварительная очистка фоторецептора

1.4.2.2.

Очистка поверхности фоторецептора

1.5.

Закрепление тонерного изображения на печатном материале

1.5.1.

Процесс термомеханического закрепления изображения

1.5.2.

Устройства термомеханического закрепления

1.5.3.

Радиационное термозакрепление

1.6.

Тонеры

1.6.1.

Общие сведения о тонерах

1.6.2.

Способы изготовления тонеров

1.6.2.1.

Традиционный (механический) способ производства тонеров

1.6.2.2.

Химические тонеры

1.7.

Технологии многокрасочной печати

1.7.1.

Многокрасочная печать при использовании одного фоторецептора

1.7.2.

Многокрасочная печать при использовании нескольких фоторецепторов

1.8.

Технология Осе Copy Press

1.9.

Электрофотография с жидкостным проявлением

1.9.1.

Жидкий проявитель

1.9.2.

Технологический процесс с жидкостным проявлением

1.9.2.1.

Общие сведения о технологии с проявлением разбавленными красками

1.9.2.2.

Технологии Indigo Electroink с проявлением концентрированными красками и автономными проявляющими устройствами

2.

СТРУЙНАЯ ПЕЧАТЬ

2.1.

Непрерывная струйная печать

2.1.1.

Непрерывная струйная печать с селективной зарядкой капель

2.1.2.

Непрерывная струйная печать с термической активацией каплеобразования

2.2.

Импульсная струйная печать

2.2.1.

Пьезоструйная печать

2.2.1.1.

Понятие о пьезоструйной печати. Виды эмиттеров капель

2.2.1.2.

Управление размером капли и разрешением при пьезоструйной печати

2.2.1.3.

Пьезоструйные печатающие головки последнего поколения

2.2.1.4.

Печать твердыми чернилами

2.2.2.

Импульсная термоэлектрическая струйная печать

2.2.2.1.

Виды эмиттеров капель

2.2.2.2.

Печать фотографического качества

2.2.2.3.

Печатающие головки нового поколения

2.3.

Чернила для струйной печати

2.3.1.

Водные чернила

2.3.1.1.

Водные чернила на красителях

2.3.1.2.

Пигментные водные чернила

2.3.1.3.

Водные пигментные чернила, дающие отпечатки, устойчивые к воде

2.3.1.4.

Бумаги для печати водными чернилами

2.3.2.

Сольвентные чернила

2.3.2.1.

Состав и свойства сольвентных чернил

2.3.2.2.

Материалы для сольвентной печати

2.3.3.

Масляные и твердые чернила

2.3.4.

УФ-отверждаемые чернила

3.

Прямая запись тонерного изображения

3.1.

Общие сведения

3.2.

Прямая запись тонерного изображения на DI-барабане

3.3.

Синтез полноцветного изображения

4.

Магнитография

4.1.

Магнитографическая печатная технология

4.2.

Магнитографическое печатное оборудование

5.

Библиографический список

Указатели
104   указатель иллюстраций
Рис. 3.1.1. Схема печатающего устройства машины Осе CPS800/900. На схеме: 1 - центральный барабан, 2 - однокрасочная секция, 3 - бумага, 4 - DI-барабан, 5 - питающий валик, 6 - подающий валик, 7 - проявляющий валик, 8 - магнитный нож, 9 - резервуар с тонером, 10 - опорный валик, 11 - лампы, нагревающие барабан, 12 - генератор изображений Рис. 3.2.1. Схема записи изображения с помощью DI-барабана. На схеме: 1 - полый цилиндр, 2 - кольцевые электроды, 3 - управляющая плата, 4 - диэлектрическая пленка, 5 - валик с магнитным ножом, 6 - магнитный нож, 7 - тонерное изображение, 8 - магнитная кисть из тонера, 9 - печатный материал, прижимается к барабану прижимным валиком (не показан) Рис. 3.2.2. Схема узла DI-барабана. На схеме: 1 - DI-барабан, 2 - подающий валик, 3 - валик, формирующий изображение, 4 - питающий валик, 5 - тонер, 6 - ракель, 7 - магнитный нож, 8 - резервуар с тонером, 9 - центральный барабан. Потенциалы, сообщаемые компонентам устройства: ES - потенциал подающего валика, ED - потенциал проявляющего валика, ЕР - потенциалы DI-барабана Рис. 3.1.1. Схема печатающего устройства машины Осе CPS800/900. На схеме: 1 - центральный барабан, 2 - однокрасочная секция, 3 - бумага, 4 - DI-барабан, 5 - питающий валик, 6 - подающий валик, 7 - проявляющий валик, 8 - магнитный нож, 9 - резервуар с тонером, 10 - опорный валик, 11 - лампы, нагревающие барабан, 12 - генератор изображений

В технологии прямой записи тонерного изображения стадия скрытого изображения отсутствует, записанное изображение состоит из частиц тонера. Практическое применение в цифровых печатных системах нашла технология <?xml version="1.0"?>
, разработанная фирмой <?xml version="1.0"?>
В оперативной полиграфии используются многокрасочные печатные системы <?xml version="1.0"?>
CPS 800 и <?xml version="1.0"?>
CPS 900, первая представляет собой копир-принтер, а вторая - принтер. Принципиальная схема печатающего устройства CPS показана на рис. 3.1.1 Рис. 3.1.1. Схема печатающего устройства машины Осе CPS800/900. На схеме: 1 - центральный барабан, 2 - однокрасочная секция, 3 - бумага, 4 - DI-барабан, 5 - питающий валик, 6 - подающий валик, 7 - проявляющий валик, 8 - магнитный нож, 9 - резервуар с тонером, 10 - опорный валик, 11 - лампы, нагревающие барабан, 12 - генератор изображений.

Машина имеет планетарное построение: вокруг центрального (офсетного) цилиндра 1 расположены семь DI-барабанов 2. На каждом из барабанов получается однокрасочное тонерное изображение одного из семи цветов (голубой, пурпурный, желтый, черный, красный, зеленый и синий). Семь однокрасочных изображений по очереди переносятся на офсетный цилиндр, полученное полноцветное изображение переносится на бумагу 3 на станции 10.

Технологический процесс в машинах CPS имеет особенности, связанные с использованием электропроводящего магнитного тонера. Во-первых, это 7-красочный синтез, который осуществляется по технологии <?xml version="1.0"?>
 Seven Color Technology. Во-вторых, перенос полноцветного изображения на печатный материал производится с использованием давления и нагрева согласно технологии <?xml version="1.0"?>
 Color Copy Press Technology.

Схема однокрасочной секции с DI-барабаном показана на рис. 3.2.1 Рис. 3.2.1. Схема записи изображения с помощью DI-барабана. На схеме: 1 - полый цилиндр, 2 - кольцевые электроды, 3 - управляющая плата, 4 - диэлектрическая пленка, 5 - валик с магнитным ножом, 6 - магнитный нож, 7 - тонерное изображение, 8 - магнитная кисть из тонера, 9 - печатный материал, прижимается к барабану прижимным валиком (не показан). Как видно на рисунке, записывающее устройство, помимо DI-барабана, содержит три валика. Два из них (подающий валик 4 и проявляющий валик 3) находятся в непосредственной близости от DI-барабана и принимают основное участие в создании тонерного изображения.

DI-барабан (рис. 3.2.2 Рис. 3.2.2. Схема узла DI-барабана. На схеме: 1 - DI-барабан, 2 - подающий валик, 3 - валик, формирующий изображение, 4 - питающий валик, 5 - тонер, 6 - ракель, 7 - магнитный нож, 8 - резервуар с тонером, 9 - центральный барабан. Потенциалы, сообщаемые компонентам устройства: ES - потенциал подающего валика, ED - потенциал проявляющего валика, ЕР - потенциалы DI-барабана) представляет собой полый цилиндр с множеством кольцевых электродов, помещенных в канавках диэлектрического покрытия. С внутренней стороны барабана электроды находятся в электрическом контакте с платой, управляющей записью изображения по сигналам, полученным из контроллера аппарата. Сверху барабан (и в том числе электроды) покрыты тонкой диэлектрической пленкой из окисла кремния <?xml version="1.0"?>
на которой и происходит формирование изображения.

Плоскости, в которых расположены кольцевые электроды, параллельны друг другу и перпендикулярны оси DI-барабана. Число электродов, приходящееся на единицу его длины, определяет разрешение записи по горизонтали. В моделях CPS 800/900 оно равно 600 электродов на дюйм.

Запись изображения на DI-барабане производится следующим образом (величины потенциалов приведены для примера).

Проводящий магнитный тонер подается на магнитный валик 2 (рис. 3.2.1), например, с помощью валика 4. На металлическом рукаве валика 2 тонер образует магнитную кисть со щетинками из частиц тонера. Толщина слоя тонера регулируется ракелем 6. На рукав подается электрический потенциал (измеренный относительно земли), 100 В, поэтому электропроводящий тонер заряжается положительно. На электроды подается потенциал около 40 В. В узком зазоре между подающим валиком и DI-барабаном возникает электрическое поле. Оно переносит положительно заряженные частицы тонера на диэлектрическую пленку, покрывающую электроды.

Вращающийся барабан переносит слой тонера в зону действия магнитного валика 3, формирующего изображение. Его также называют проявляющим валиком. Внутри полого металлического рукава валика находится магнитный нож 7, вытянутый вдоль образующей DI-барабана. По бокам к ножу примыкают магниты, обращенные в его сторону одноименными полюсами. В результате нож становится источником резко очерченного магнитного поля. Магнитное поле образуется в узком зазоре между кромкой ножа и DI-барабаном, металлический рукав поля не задерживает, так как он выполнен из немагнитного металла. На вращающийся металлический рукав валика подается потенциал около 40 В. Когда запись изображения не производится, то такой же потенциал имеют кольцевые электроды DI-барабана, поэтому электрического поля в зоне записи изображения нет. Тонер снимается с барабана магнитным ножом и возвращается на валик 2 либо в бункер с тонером.

После подачи на электроды электрических импульсов от генератора изображения картина изменяется. На участках изображения потенциал электродов понижается до нуля. В результате в узком зазоре между проявляющим валиком 3 и электродами возникает электрическое поле, направленное в сторону барабана. Оно прижимает положительно заряженный тонер к диэлектрической поверхности барабана и препятствует его удалению магнитным полем.

Описанный выше процесс может иметь другой вариант. Магнитный валик 2, подающий тонер на барабан, имеет потенциал величиной -60 В, а электроды барабана в момент нанесения тонера могут быть просто заземлены. В этом случае проводящий тонер заряжается отрицательно и переносится на барабан силами поля. Рукав проявляющего валика 3 также заземлен или на него подан небольшой отрицательный потенциал смещения. Когда запись изображения не производится, магнитный нож снимает тонер с барабана, и он уносится рукавом проявляющего валика 3 из зоны записи изображения. При записи изображения на электроды подаются импульсы напряжения +40 В. Отрицательно заряженный тонер прижимается к DI-барабану электрическим полем.

В обоих вариантах формирование изображения на DI-барабане происходит в результате конкуренции магнитных и электрических сил, одновременно воздействующих на электропроводящий магнитный тонер. В участках изображения сила электрического поля, прижимающего тонер к барабану, больше силы магнитного поля, отрывающего тонер, поэтому тонер остается на барабане. В пробелах магнитное поле беспрепятственно снимает тонер и переносит его на проявляющий валик, откуда он возвращается на валик 2 и включается в рабочий процесс.

Для увеличения количества тонов изображения (для повышения разрешения) необходимо иметь возможность изменять в каждой растровой ячейке относительную площадь, занятую тонером. В технологии <?xml version="1.0"?>
Direct Imaging это осуществляется изменением длительности электрического импульса, подаваемого на кольцевой электрод. Это позволяет записывать растровые элементы в виде микрополосок различной длины. Аппаратное разрешение в тангенциальном направлении (вдоль электрода) определяется плотностью растровых элементов и минимальной и максимальной длиной растрового элемента. Толщина тонерного слоя изменяться не может, т.к. электропроводящий тонер ложится монослоем.

Полноцветное изображение получается на центральном (офсетном) цилиндре, куда поочередно переносятся однокрасочные цветоделенные изображения с DI-барабанов (рис. 3.1.1 Рис. 3.1.1. Схема печатающего устройства машины Осе CPS800/900. На схеме: 1 - центральный барабан, 2 - однокрасочная секция, 3 - бумага, 4 - DI-барабан, 5 - питающий валик, 6 - подающий валик, 7 - проявляющий валик, 8 - магнитный нож, 9 - резервуар с тонером, 10 - опорный валик, 11 - лампы, нагревающие барабан, 12 - генератор изображений). Офсетный цилиндр имеет эластичное покрытие из силиконовой резины, он нагревается изнутри лампой до заданной температуры (80...100<?xml version="1.0"?>
С). Тонер переносится на офсетный цилиндр при контакте с соответствующим DI-барабаном на участки, свободные от тонера, и удерживается на цилиндре силами адгезии. Небольшая электропроводность поверхности офсетного цилиндра позволяет разрядить тонер и избежать некоторых нежелательных эффектов.

Для синтеза полноцветного изображения используется технология 7-красочного аддитивного синтеза цвета (<?xml version="1.0"?>
Seven Color Technology). Особенность этой технологии заключается в том, что элементы тонерного изображения разных цветов лежат рядом друг с другом при полном отсутствии их наложения друг на друга. Вызвано это тем, что второй слой электропроводящего тонера, имеющий заряд того же знака, отталкивается от первого тонерного слоя и поэтому на него не ложится. Мы имеем дело с аддитивным синтезом цвета. С помощью трехкрасочного аддитивного синтеза цветного тонерного изображения нельзя получить большого цветового охвата, то есть невозможно воспроизвести многие насыщенные цвета. Поэтому в машинах CPS используется 7-красочный синтез (6 цветных тонеров плюс черный тонер).

Растровые элементы, из которых формируется цветное изображение, должны наноситься на офсетный цилиндр очень точно. Несогласованность времен переноса изображений с каждого из семи барабанов приводит не только к нарушению приводки однокрасочных изображений, но и к частичной потере их элементов. Если тонерный элемент второго цвета попадет на элемент первого цвета, уже имеющийся на офсетном цилиндре, он останется на DI-барабане. Поэтому в машине используется специальная система поэлементного контроля и корректирования приводки. Разделение цветного изображения на семь цветов и решение перечисленных выше задач составляет сущность технологии Seven Color Technology.

Перенос полноцветного изображения с центрального барабана на печатный материал составляет сущность Color Copy Press Technology. Согласно этой технологии перенос тонерного изображения на печатный материал производится с использованием тепла и давления. Тонерное изображение, как было указано выше, нагревается за счет высокой температуры (80...100<?xml version="1.0"?>
С) офсетного цилиндра. Тонер размягчается, и частицы его сливаются друг с другом. Перед переносом бумага также нагревается. Сочетание при переносе термопластичного тонера, высокой температуры и большого давления (<?xml version="1.0"?>
1000 Н/м) позволяет получать оттиски, устойчивые к механическим воздействиям. Это облегчает такие операции послепечатной обработки, как фальцовка, где электрофотографические изображения склонны к осыпанию. По заявлению производителя, процесс печати не зависит от температуры и влажности в помещении, а скорость печати не зависит от вида запечатываемого материала.

При работе в режиме копировального аппарата (<?xml version="1.0"?>
CPS 800) используется технология обработки изображения <?xml version="1.0"?>
 Image Logic. Это технология сканирования, просмотра и преобразования информации в цифровой формат. Если машина используется в режиме цифрового печатающего устройства, необходимо использование контроллеров. Различают контроллеры для офисов и небольших печатных салонов (<?xml version="1.0"?>
960С) и контроллеры для полиграфического применения (<?xml version="1.0"?>
1000C). Последние позволяют осуществлять непрерывную печать с растрированием, электронным листоподбором, автоматическим спуском полос, а также печать переменных данных, что позволяет использовать печатную систему CPS в режиме цифровой печатной машины невысокой производительности.

Технологические характеристики печатных систем CPS представлены в табл. 3.3.1.

Характеристики

Таблица 3.3.1

Характеристики многокрасочных печатных систем Océ CPS

Характеристики

CPS 800 CPS 900 CPS 900 Twin

Производительность,
листов A3 в час

900 900 1800

Разрешение, dpi

600×2400

Максим. формат отпечатка,
мм

305×457 (А3+)

Режимы работы

Копирование/
печать
Печать/
копирование
Печать

© Центр дистанционного образования МГУП