[科普中國(guó)]-電子成像

電子成像是基于材料的電磁特性的變化而進(jìn)行的光電成像過程，大多數(shù)是一個(gè)物理過程，也有的是一個(gè)化學(xué)過程。電子成像體系廣泛應(yīng)用于制版、打樣、印刷、醫(yī)學(xué)及無損探測(cè)等領(lǐng)域。

人們還發(fā)明了各種電子成像方法，有利用光敏材料在光的作用下通過內(nèi)部電荷分離而形成持久性內(nèi)部極化潛影的光駐極體成像體系；有利用光敏材料在光的作用下產(chǎn)生持久性導(dǎo)電潛影的電導(dǎo)成像體系；有利用光電效應(yīng)與電化學(xué)反應(yīng)顯影相結(jié)合的電解成像體系等。1

定義靜電照相成像是通過光子在光導(dǎo)鼓上生成電荷潛像，然后利用顯影裝置和光導(dǎo)鼓之間的電場(chǎng)力將呈色劑轉(zhuǎn)移到光導(dǎo)鼓上，再將呈色劑從光導(dǎo)鼓轉(zhuǎn)移到承印材料上。而在離子成像中，則通過一個(gè)離子源在電介質(zhì)上生成電荷圖像，其呈色劑的顯影、著墨與靜電照相成像相同。在這兩種成像技術(shù)中，都是首先在中間載體上生成電荷潛像，通過靜電吸引力著墨后轉(zhuǎn)印到?jīng)]有專門絕緣涂層的普通承印材料上，可以稱為通過電荷潛像來實(shí)現(xiàn)印刷的間接靜電成像技術(shù)。

如果電荷圖像直接在油墨和承印材料之間的電場(chǎng)中生成，油墨轉(zhuǎn)移無需其他中間載體，這種技術(shù)被稱為直接靜電印刷技術(shù)，也就是這里所說的電子成像。

電子成像術(shù)語定義的分類非常困難。如果電子成像定義為是通過電場(chǎng)來生成電荷圖像與實(shí)現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移（不是光子），則它就包含離子成像。因?yàn)樵陔x子成像中，是通過離子源來生成電荷粒子，并通過電荷轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)印刷。作為一種獨(dú)立的數(shù)字印刷技術(shù)，電子成像的定義是一種通過電極直接向具有特殊絕緣涂層的紙上轉(zhuǎn)移電荷圖像，然后通過在紙張與呈色劑之間產(chǎn)生的靜電吸引力顯影。2

原理電子成像是采用電場(chǎng)將圖像信息轉(zhuǎn)移到承印物上的。紙張中包括電介質(zhì)涂層，可以直接把電荷潛像寫到紙上，印刷過程只需要成像、著墨和定影3個(gè)步驟。由于紙張與打印電極之間存在空氣間隙，因此在這種類型的系統(tǒng)中需要較高的電場(chǎng)強(qiáng)度。為了在成像時(shí)準(zhǔn)確、高效地形成電荷，打印電極可以與紙面涂層相接觸。不過這種類型的系統(tǒng)的成像頭和紙張表面必須耐磨，同時(shí)具有良好的滑動(dòng)特性。還有的電子成像系統(tǒng)成像頭與紙張不接觸，而是成像信號(hào)通過與導(dǎo)電的液體呈色劑接觸而獲得可見影像的。

為了在整個(gè)紙面寬度上傳輸電荷，成像系統(tǒng)配置成電極陣列。它通過多列電極頭的配置可以達(dá)到400dpi的分辨率。

成像電極在較輕的壓力下與紙張相接觸，成像后的卷筒紙與液體呈色劑接觸，獲得穩(wěn)定的色彩密度，紙張表面的帶電區(qū)域吸附液體呈色劑顯影。與其他采用液體呈色劑的數(shù)字印刷技術(shù)一樣，圖文部分的呈色劑還要通過熔化定影處理固定在紙張上。2

電子成像工藝按寫電極與承印材料的接觸方式，電子成像工藝可分為下面要討論的三種類型。

（1）寫電極與承印材料不接觸的成像工藝

圖中（a）是第一種類型的電子成像工作原理，其基本特點(diǎn)是寫電極與承印材料表面不接觸。承印材料由絕緣層、具有導(dǎo)電能力的紙張層和背電極三層組成，外表面的絕緣涂層在電場(chǎng)的作用下發(fā)生極化效應(yīng)，有可能將靜電潛像直接寫到該表面。由于寫入電極與承印材料表面不接觸，因而在承印材料與寫入電極間存在著一層氣隙（Air Gap），為此要求在寫入電極與承印材料間加一個(gè)高強(qiáng)度電場(chǎng)，以實(shí)現(xiàn)信息的寫入。外加電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)氣隙來說應(yīng)該足夠高，使氣隙被擊穿；外加電場(chǎng)對(duì)絕緣層又應(yīng)該高低適度，不會(huì)導(dǎo)致絕緣層的擊穿，僅發(fā)生電介質(zhì)的極化。3

（2）寫電極與承印材料接觸的成像工藝

采用寫入電極與承印材料接觸的電子成像工藝時(shí)，來自柵格圖像處理器的成像信號(hào)仍然加在寫電極和背電極間，控制寫電極在承印材料表面直接“寫”電荷潛像，形成的靜電潛像與頁面上的圖文部分對(duì)應(yīng)。因此，外加電場(chǎng)只需使絕緣層極化就可。

為了在成像期間在絕緣層表面獲得有效而準(zhǔn)確的電荷分布，必須由成像信號(hào)控制寫入電極的動(dòng)作，寫電極的寫入頭起著類似電子刻針的作用，與承印材料的絕緣涂層接觸，這就是圖中（b）給出的成像工藝。但需注意，寫入頭和承印材料表面均必須有很好的抗磨損能力，且寫入頭應(yīng)具有良好的滑行性能，以延長(zhǎng)寫電極的使用壽命。3

（3）寫電極通過導(dǎo)電液體與承印材料接觸的成像工藝

圖中（c）給出的是另一種電子成像工藝，寫入電極通過導(dǎo)電層在承印材料的絕緣表面產(chǎn)生靜電潛像，即寫電極接觸的是導(dǎo)電層，在外加電場(chǎng)作用下使絕緣層極化，寫入頭發(fā)出的電荷定向遷移到絕緣層。導(dǎo)電層通常是液體，因其本身導(dǎo)電而不要求外加電場(chǎng)擊穿它。此外還存在導(dǎo)電液體材料的選擇問題，要求液體不會(huì)導(dǎo)致承印材料表面的絕緣層潮濕，從而影響成像效果。顯然，通過導(dǎo)電層寫入信息同樣是一種非接觸式的電子成像復(fù)制工藝，與通過氣隙寫入類似，區(qū)別是不要求擊穿液體層。3

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所