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惠普全新激光涂层纸精彩打印背后科技

时间:2007-05-16 作者:佚名 来源:pcpop

  喷墨和彩色激光打印技术迅猛发展,打印品质也日新月异,企业纷纷认识到,在企业内部打印小批量专业文档比将其外包给商业打印机构、快速打印店、印刷店等更具优势。对于比较常见的用途,诸如呈文、建议书、宣传册、市场营销材料,以及商业图片等,企业往往更倾向于进行内部印刷。

  企业内部印刷这一趋势带来了对不同重量和表面的各种纸张的巨大需求,它们类似于专业打印机所使用的纸张,但是针对现代喷墨和激光打印机而设计。

  为响应这一需求,惠普开发出了一种突破性的专有激光打印纸涂层技术,为企业提供了卓越的能力,使其可以在HP Color LaserJet打印机上内部打印专业品质的文档。

  为了给顾客、客户或经理留下更加深刻的印象,重要的业务文档通常使用比日常办公用纸质量更高的纸张来进行打印。这些纸张通常重量在105 g/m2(28磅bond)到220 g/m2(80磅封面/cover、58磅bond)之间或者更高,为哑光面、绒面或光面。尽管市场上有上百种不同的此类纸张,但它们都是针对平版印刷、数码印刷或其它生产设备的需求而设计,不符合桌面和网络彩色激光打印机的技术打印要求。

  过去几年中曾经出现过几种120 g/m2(32磅bond)供激光打印机使用的涂层纸,但是惠普测试表明其打印效果往往都不理想。一般来说,对于彩色激光打印机,纸张越重、越光滑,就越难获得理想的打印效果。目前市场上没有专门用于彩色激光打印的较重、光滑的纸张,如通常用于说明书、商业照片和营销材料的纸张,便是这一技术障碍的最好证明。调查表明,许多企业都非常希望采用较重、光滑的涂层纸在彩色激光打印机上打印这类材料,但利用当前的纸张很少能获得令人满意的效果。惠普全新的专有技术帮助企业放心、可靠地打印专业品质的文档。
 
  激光打印与纸张要求

  很少人会花费大量时间去考虑纸张及其在打印过程中的作用,但是打印质量很大程度上会受到所使用纸张的影响。为了更全面地了解惠普新技术的重要意义,我们首先介绍激光成像流程(也称电子照相或EP)的基本原理以及纸张在EP过程中所发挥的作用。

  1. 充电 — 主充电辊(PCR)使有机感光鼓(OPC)的表面带上均匀的负电荷。
  2. 成像 — OPC在激光照射时放电,从而在OPC的表面形成带正电(较弱负电荷)的潜影。
  3. 显影 — 带负电的墨粉颗粒被吸附到激光照射形成的潜影上,成为真正可见的影像。
  4. 转印 — 转印辊使纸张带上正电荷,吸附OPC表面带负电荷的墨粉。
  5. 清除 — 将未被吸附的墨粉从OPC上清除,并存放到一个废弃盒中
  6. 定影 — 墨粉被熔化并定影(粘合)到纸上。


 图1:EP成像流程

  要获得最佳打印效果,打印机、墨粉和纸张之间的交互必须非常精确。与单色激光打印机相比,彩色激光打印机有其特殊的问题,因为:

  机械复杂性—所使用的材料类型
  复杂的EP流程,每种色彩(青、黄、品红、黑色)需要单独的成像流程
  电势能在EP流程中容易积累
  墨粉复杂的化学成分
  较高的热熔温度
  上述复杂性给在较重、光滑的涂层纸上打印带来了更高的挑战。

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  纸张要求

  总的来说,激光打印纸必须:

  能够在各种运行环境下稳定工作,如温度,特别是湿度。
  精确地通过走纸路径。
  接收并保留电荷(图1,步骤4)
  承受非常高的热熔温度(图1,步骤6)
  以上最后三点是打印过程中纸张与打印系统进行交互时最重要的方面。

  哪些方面可能出现问题?

  打印过程中可能发生的与纸张有关的问题可分为两大类,打印质量缺陷(如电荷移动、底灰和墨粉分散)和运转性(如不走纸、多张上纸、卡纸、卷曲、歪斜和起泡)。在使用较重、光滑的纸张时更容易出现此类问题。

  打印质量缺陷

  纸张的电属性必须进行调整和控制,以用于EP打印流程。纸张的可测量电属性被称为体积和表面电阻率。在转印过程(图1,步骤4)中,纸张必须接收并保留一定的电荷,以有效地吸附和保留OPC上的墨粉。在图像从OPC上完成传送之后,墨粉通过适当的电荷松散地吸附在纸张的表面(参见图1中的红色椭圆)。这是打印流程中潜在的一个不稳定点,在这一步最有可能出现打印质量缺陷。在整个成像过程中,纸张、转印辊、OPC和墨粉之间的交互非常关键。

  再加上其它因素,如打印速度,如果纸张的电阻率过高或者过低(不能与系统正确地相匹配),这时往往就会出现打印缺陷。

  下图2显示了一种被称为电荷转移的缺陷发生时的不同情形(一种复杂的现象,也称为Paschen分解定律)。在打印过程中,纸张表面拖动、带电纸张从辊表面(如转印辊或转印带)脱离,以及纸张通过路径时发生卷曲都会导致产生的静电荷不断积累。这些静电在积累到一定程度时便会发生电荷转移,变得不稳定,并携带着墨粉寻找路径进行移动。这些缺陷通常在纸张离开转印流程进入定影辊区时发生,在干燥的条件下尤为普遍。

  一页纸上的离散电荷会吸附墨粉颗粒,从而产生不希望的墨粉层,如图3所示。图4显示了电荷量过低造成的墨粉分散,产生线条显影过度,从而导致墨粉颗粒溢出边界。这些缺陷在纸张电阻率不合适时会更加严重,并且光面纸由于平滑、反射的表面会使缺陷更加明显。

 图2:电荷转移

        
 图3:底灰

 图4:墨粉分散

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  运转性

  打印纸必须从纸盘送入,一次只能送入一张纸,并且在打印过程中走纸必须精确,以避免卡纸。走纸情况会受到纸张重量、厚度、平滑度、不均匀的纸张规格、表面属性(摩擦系数)及硬度的极大影响。这些纸张特征取决于原纸中使用的纤维类型(长纤维/短纤维,硬木/软木),制造过程中纤维组织在一起的方式(纸张组织和稠度),以及纸张是否经过压延(压制和磨光)。

  在打印流程最后的定影步骤中,墨粉必须完全被吸附到纸张表面,以达到一定的耐久度(墨粉吸附性)。纸张越重,就需要越高的热度来达到一定的墨粉吸附程度。定影系统必须经过特别设计,以便在较重、光滑的纸张上实现这一热转换。

  纸张内大约有3%到5%的成分为水。在熔合过程中,剧烈的高温会烘干纸中的水分。(定影组件的温度可高达195°摄氏度。)一般的涂层纸有一个“封闭”的涂层结构,能够阻止涂层下的水分在高温时被蒸发(参见图5)。产生的压力会导致纸张纤维突起,从而在涂层下方形成气泡。气泡的大小可能有针头到一枚大硬币的大小,如第4页的图6所示。

 图5:一般的“封闭”涂层结构容易产生气泡。


 图6:涂层纸上的气泡

  探索

  既然这么多的环节可能出现问题,所以彩色激光打印机无法轻易在较重、光滑的纸张上打印出可靠、高品质的图像,这一点可以理解。因此,惠普开始充分利用其在打印要求和纸张设计方面的广泛的知识,来开发新的采用高级涂层技术的激光打印纸。这些特殊涂层激光打印纸的主要设计目标就是解决上述问题,并在HP Color LaserJet打印机上实现前所未有的打印可靠性和高品质图像,同时兼容惠普单色激光打印机以及其它非惠普彩色激光打印机和复印机。

  整体系统的方法

  在彩色激光打印中,整体系统非常重要。纸张、墨粉和打印引擎必须进行复杂的交互,从而打印出绚丽的、专业品质的文档。通过在HP Color LaserJet打印系统上对新的激光打印纸涂层技术进行专门设计和广泛测试,惠普确保了最佳的易用性和打印质量。

 

图7:独特的五层结构一侧纵截面显微视图

 

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  独特的技术

  目前市场上的大多数双面(C2S)纸每面各有一个涂层。惠普全新的独有的配方开始采用先进的五层结构。五个复杂层中的每一层都经过特别的设计并通过精确的制造,以解决上文所述的问题。这一设计能够产生出色的打印效果,并且能够在HP Colour LaserJet打印机上轻松打印出高品质的文档。

  惠普全新的独特设计背后的强大科技能够确保带来出色的:

  图像质量
  气泡控制
  运转性
  光泽稳定性(定影后)
  外观

  图像质量

  如上所述,为了获得出色的图像质量,电荷转移、底灰和墨粉的分散是成像过程中需要控制的主要问题。惠普化学师通过将盐的传导特性与一种专有的有机溶液添加剂相结合,从而优化激光打印机涂层的电阻率,以解决静电控制问题。这种配方能够控制墨粉颗粒在打印纸上的位置和稳定性,从而在各种温度和湿度环境下提供卓越的图像质量。

  除了控制静电特性以外,独特的涂层配方还能够在纸的两面提供一致的平滑度和均匀的光泽度,从而带来更高的图像质量,即使是在双面打印时。在一份最新的惠普调查中,客户一致认为惠普全新激光涂层纸的图像质量在各项参数上都要高于其它同类产品。

  气泡控制

  为了防止起泡,惠普工程师主要关注两个方面。首先,他们优化了原纸的内部粘合力。通过改变传统使用的纸浆,仔细挑选所使用的无机颜料,并精确控制制造和压光流程,实现了这一点。经过改善后的内部粘合力使纸张在定影时能够承受更高的内部压力。

  第二,很可能也是惠普新技术开发过程中最重要的突破,就是惠普发明了一种多层、“开放式”的涂层结构,使水分能够在定影过程中蒸发出去。

图8:惠普特有的“开放式”涂层结构

  图5显示了容易起泡的通常的“封闭式”涂层结构。图8说明了惠普独特的涂层结构为何更具渗透性。

  通过仔细挑选涂层材料(形状、大小、化学成分)和严格控制的流程,惠普保留了这一开放式的结构并实现了最佳光泽度(甚至高光泽),同时不会起泡。

  图9和图10说明了惠普专有涂层设计的独特性。第一幅图显示了通常的单涂层结构。第二幅图以相同的放大倍率显示了所使用材料的精细度(singularity)、独特形状和位置排列。这一配方不仅消除了起泡,还提供了出众的光滑度、光泽和均匀的表面,从而实现了超凡的图像质量。在惠普测试的各种同类产品中,只有惠普新款打印纸在各种运行环境下不发生起泡。

 图9:普通的激光涂层纸

 

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  运转性(送纸可靠性)

  要在各种环境条件下实现可靠打印需要完善的纸张设计。全球的惠普客户的设备需要在各种温度、湿度条件下和不同季节环境下运行。惠普测试表明新的纸张能够使HP Color LaserJet打印机及非惠普打印机实现最佳运转性(最少的送纸错误、多张上纸或卡纸),并且能够在一系列操作环境下获得比其它同类产品更出众的打印效果。实际上,惠普新的打印纸与惠普行业领先的轻质激光涂层纸拥有同样出色的可靠性。

  为了在目前的快速打印机上获得这一出众的运转性,惠普工程师在原纸中融入了出色的纤维结构和颗粒排列,并严格控制涂层材料颗粒的大小以及颜料的分布,从而提供一致均匀的光滑表面。此外,他们还对纤维到涂层结构的比率进行了权衡,以优化纸张的硬度。

  为控制纸张与纸张及纸张与打印机的摩擦,惠普工程师发明了“表面整体修整(integration surface modification)”。这一独有配方实现了在各种环境下的行业领先的运转性,几乎消除了在较重、光滑的纸张上打印时经常发生的卡纸和走纸错误现象。因此,您可以充满自信地在多种环境下打印较重、光滑的专业品质的文档。

  光泽稳定性

  在定影后纸张光泽度降低是用许多含有塑料聚合物并对温度非常敏感的激光涂层纸打印时所遇到的常见问题。在纸张通过定影辊时,涂层中提供光泽的聚合物会因为定影辊表面的特性而发生变化并变暗,从而导致光泽度降低并影响光泽的均匀度。

 

图10:惠普独特的涂层结构

  惠普专有的配方能够控制涂层的重量以及所使用的有机和无机颜料的类型和数量,从而使定影后的图像绚丽、光滑并保持原有的光泽度。在制造过程中,涂层纸通常会经过压光处理,利用高度磨光的磁鼓对其进行压制并提供一定的光泽。惠普全新打印纸中使用的精心挑选的各种成分在压光过程中会牢牢锁定在高度磨光的表面,并且不会受到打印机定影辊温度和压力的影响。

  外观

  惠普突破性的新款打印纸最重要的特性之一便是其超凡的外观,包括以下方面:

  亮度(反光性)— 达到97,是同类产品所无法相比的,为色彩丰富、生动的高清晰图像提供了超凡的对比度。

  洁白度 — 色彩或色调经过仔细设计,以最好地匹配惠普系列激光打印纸的色彩,从而使重要的商业文档保持一致的外观。

  清洁度 — 制造出的纸张没有任何尘点,并且经过仔细的转换,能够提供清洁的边缘。

  光泽均匀度 — 纸张两面超凡、一致的光泽均匀度和光滑度非常突出,带来了超高质量的外观。

  图像耐久度(墨粉吸附性)— 通过仔细“设计”涂层配方,使墨粉能最大限度地被转换、吸附到纸上,因此主要成分无论是在化学上还是物理上都能和墨粉进行强大的交互。

    当对各种同类产品的外观进行评估时,客户一致认为惠普的全新激光涂层纸更加出色,特别是其色彩和卓越的光泽均匀度。

    此外,惠普全新的激光涂层纸还无酸、无木质素,确保重要文档能够保存更长时间。这些纸张的耐久度符合     

  总结

  惠普全新激光涂层纸是一项技术上的突破。这一专有配方拥有独特的五层结构(C2S用于双面打印),解决了彩色激光打印机使用较重、光滑的纸张打印时经常出现的问题。惠普在纸张设计的各个领域取得了显著进展,包括图像质量、气泡控制、运转性、光泽稳定性及外观(含亮度、洁白度、清洁度和光泽均匀度)。

  这些新产品隶属于惠普品种广泛的专业打印纸,这些打印纸包括各种不同重量和表面,能够打印出高品质的演示、建议书、说明书、商业照片和营销材料。这些技术先进的产品能够使HP Color LaserJet打印机获得超凡的图像质量并使其具有出色的运转性,帮助惠普客户获得专业品质的内部打印。

  惠普激光涂层纸让您在选择和使用时不会再感到怀疑。惠普专有的设计和全面的测试意味着客户从此以后可以放心地使用较重、光滑的纸张进行打印了。

  惠普关注的纸张特性:

    A  双面涂层“开放式”表层涂层结构

    防止起泡
    超凡的图像质量
    高亮度
    匹配的色彩外观
    一致的平滑度
    定影后的光泽均匀度
    适于双面打印

    B  基本涂层

    控制静电敏感度,在各种打印环境下实现一致的打印效果

    C  底层/原纸

    提供不透明度、洁白度、硬度和强度
    底层的内部粘合力使其能够承受定影时较高的压力,并在目前的快速打印机上实现平滑的运转性


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