电感应记录纸

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《涂布加工纸技术手册》第344页（7698字）

记录体系的记录能量主要是使用电气的记录纸，按顺序加以说明。

1．静电记录纸

静电记录纸是20世纪30年代中期由日本研制发展起来的，它是在支持体上(大部分是纸或者薄膜)加以导电处理，再在它的上面设有电感应体层，具有普通纸样的记录纸。

1)图像形成原理

静电记录纸通过一静电场时，记录电极在记录纸的界面上，加上了脉冲电压，使界面层带上了静电荷产生静电潜像。然后用磁刷带有相反电荷的显影粉(或显影液)使显影粉吸附显影。再通过加热(或液体挥发)使图像固定在静电记录纸上，这样就可以得到图像。

静电记录纸的结构如图6-45所示，它分为二层结构、三层结构及两面式。在二层式结构中〔见图6-45(a)〕，低电阻基纸是以低电阻物质均匀地浸渍到纸基中而成。三层式结构〔见图6-45(b)〕，低电阻层是用低电阻物质涂布在纸基表面上而成。低电阻基纸体积电阻率为10⁴～10⁷Ωcm，记录层是用导电树脂涂布而成，体积电阻率为10¹⁰～10¹³Ω·cm。图6-45(c)为双面式结构。

图6-45 静电记录纸结构

2)加工方法

(1)电感应体记录层：在导电处理层上涂布3～6μm厚的薄层，调节它的表面电阻为10^13～16Ω。必须选择容易带电并且电荷消失慢的树脂，目前正实用的树脂有丙烯酸树脂、乙烯醋乙烯共聚体、硅酮树脂、聚醋酸乙烯树脂、聚烯烃、聚苯乙烯树脂等。必要时在这些树脂中加入二氧化钛的白色颜料，这是为了使记录纸富有自然感，能够用铅笔在上面书写、盖印等。这些树脂可用溶剂溶解进行涂布或裱糊。记录层薄膜的厚度，在使用苯乙烯、醋乙烯共聚体树脂涂布时，涂布量和电位衰减的曲线如图6-46所示。曲线表明涂布量至少在6g／m²以上时，衰减特性不变，衰减慢是产生灰雾的主要原因。最近开发了水溶性胶乳用于涂布。静电记录纸的电感应层树脂，应该具有能适合如表6-38所要求的性能。该表中也大体上描述了显像适应性，而在实用时需要认真探讨。

图6-46 涂布量和衰减特性

(苯乙烯、醋乙烯共聚体)

表6-38 合成树脂膜和带电性

这类胶粘剂应符合如下条件：

·常温、常湿下电阻10¹²～10¹⁵Ω，电阻越高越好，过高时电荷的衰减性变差。

·显像、定像时对于热和化学品稳定。

·应该是刚性低而柔软的聚合物。

·以高压脉冲带电时不引起绝缘破坏。

·对于支持体或导电剂应该有粘合能力。

·应该无色透明及价廉。

(2)低阻抗层：对静电记录纸来说必须使基纸加工成体积电阻率为10⁶～10⁸Ω·cm，选择的导电剂尽可能是在空气湿度变化时阻抗变化小的材料。二层式是将纸基全部用导电处理剂浸渍，三层式多数采用涂布导电剂的方法。常用的低阻抗物质有无机电解质，高分子电解质。例如，聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯苄基三甲基氯化胺等。目前大多使用季胺盐之类的高分子导电剂ECR系列。也有采用苯乙烯无水马来酸钠之类阴离子施胶剂浸渍，然后用季胺盐构成的阴离子导电剂涂布。

基纸采用60～70μm厚度的优质纸，导电体ZnO比电阻为10²～10-¹Ω·cm。

3)静电记录纸的特点

(1)能作高速记录、超高速扫描记录。在-500～-600V电压下记录时，印加脉冲时间为5～8μs；用针电极时，印加电压为-600～2000V。记录电流为1μA以下，记录速度10⁵m／min，文字点为10³点／s。

(2)图像鲜明，质量好，记录密度最大为1～1．3光密度，最高记录层次为12～16级。

(3)记录能量低，信息存取时间短。

(4)记录时无臭味、烟雾、气体等。

(5)能在明室里操作，记录时噪声小。

(6)纸张的自然性好，白度为80%以上，记录的永久保存性好，但记录时受温、湿度影响，一般在20%～90%相对湿度和-20～40℃条件下记录。(见图6-47)。

图6-47 静电记录纸的记录电压和相对湿度的关系

4)静电记录纸的使用

此种纸适应于高速传真扫描(GⅢ机)，电子计算机高速输出记录体系。目前出售的扫描传真机种中有37%、电子输出打印器有30%是使用静电记录纸的。

静电记录纸使用时，要控制温湿度。最好在20～25℃，60%～65%相对湿度下操作。相对湿度过大会使静电性能变差，记录不出图像。通常静电记录纸是比较稳定的，记录复印件能长期保存。

5)新静电记录纸

(1)一种不受温湿度影响的全天候静电记录纸，它采用特殊的导电剂(合并使用离子电导性和电子电导性的导电剂)作为低阻抗处理剂。

(2)静电记录纸与压敏的无碳复写纸相组合，将静电记录纸的机能和复印的机能合并，并可作为汉字印刷用硬拷贝，作为新闻稿模版同时能用笔改正。其结构如图6-48。

图6-48 无碳复写与静电记录复合结构

(3)两层能同时记录的静电记录纸，上层纸的厚度是下层纸的一半，下层基纸的电阻要比上层纸低一个数量级。图6-49为其示意图。

图6-49 二层同时记录的静电记录纸

(4)作为二底图用的静电记录纸，用描图纸作基纸，采用两层结构形式，表面介电体记录层中掺入一些材料使之更透明。

(5)胶印模版静电记录纸，基纸较厚，在图像定影后经蚀刻处理，使图像部位亲油化用于胶印。

(6)热增感静电记录纸，在静电记录层中含有感热发色成分，在显影剂的点状图形定像时，由于吸热使点的周围具有发色增感作用。

(7)能获得彩色复印的静电记录纸，将含有感热发色剂的静电潜像进行转印，在显像后以180℃加热而产生感热发色。

2．氧化锌静电复印纸

氧化锌静电复印记录纸(制版纸)，是利用光、静电感应进行复印记录的加工纸。这类光、电记录复印纸又可以区分为普通纸复印的PPC纸(plain paper copier)和涂布有光导电氧化锌的感光纸CPC纸(coated paper copier)。

前者是在普通纸上直接获得硬复制(hard copy)的复印用纸，原则上采用了优质的普通纸，但是为了要获得比较好的转印特性，必须要进行相应的表面加工。

关于后者由于影响记录复印图像特性的因素较多，所以自50年代中以来国内外开展了广泛的研究。

1)原理

(1)PPC复印体系：此体系是以carlson静电照像(Electrophotogray)为基础，由Xerox公司和Battelle Memorial Lnstitute于50年代初共同开发成功的，其过程如图6-50所示。其原理是在硒或者聚乙烯咔唑(PVK)、硫化镉、氧化锌之类的光导电体上给予(正或负)电荷充电，则构成了通常作为转印介质的光层电感光体，当用图像文字对该光导体曝光时，受到光照射的部分，电荷消失，未受光照射的部分仍残留有电荷，这样就形成了一个相应于图像文字的静电潜像，这个静电潜像经过显像后即获得可见的图像。显像过程有两种：①用带有相反电荷的显影粉末洒于纸面上的干法显像；②在有机溶剂中分散有碳黑的显影剂溶液，使带有显像的感光体通过溶液的湿法显像。显像之后图像转印于普通纸上，经过定像而获得永久图像，在这个复印过程中，光敏性光电导体起到了极为重要的作用。

图6-50 静电复印体系Carls0n法示意

在光、电复印体系中所使用的光电导体，主要有Se、CdS、ZnO之类的无机光电导体和有机的聚乙烯咔唑(PVK)。

(2)CPC复印体系：这个体系是将光、电导体例如氧化锌，增感色素和胶粘剂等做成涂料涂布于纸上，做成光、电导载体来进行复印的。它的使用原理和过程与PPC大致相同。复印时涂布有光、电导体的涂布纸在复印机中首先在纸面上电晕放电而带有电荷，然后用信息图像和文字进行曝光，曝光部分的电荷消失，不曝光部分形成潜像。用粉末或液体进行显像，经过加热或挥发溶剂的定像过程则在氧化锌涂布纸上获得了永久的图像复印。

2)氧化锌光导电纸的组成

氧化锌光导电纸的结构见图6-51所示。

图6-51 氧化锌光导电纸的结构

(1)光、导电氧化锌：静电照像用的氧化锌，是由金属锌的蒸气直接氧化而制得的白色微粉末。目前所使用的n型光导体ZnO粒径大小为0．05～1μm。氧化锌粒径的大小对于感光纸的灵敏度，以及荷电电位的衰减是有很大影响的，表6-39表示了粒径大小与电位衰减的关系。

表6-39 氧化锌粒径大小的电量和衰减特性

通常粒子细时暗电阻高，化学电气性稳定，要求波长灵敏度可以延伸至可见光范围。

(2)感光色素：静电照像所使用的光电导氧化锌所具有可见光吸收最大峰值为370nm，感光灵敏度低，从而必须添加感光增感色素，使之具有可见光范围的感光灵敏度，添加下列的感光增感色素，如吖啶橙、荧光素钠、次甲基蓝、曙红、罗丹明B等，约0．01%～0．05%就能达到增感效果，静电照像所使用增感染料的特性如表6-40所示，这些增感色素可以单独或者混合作用，均能获得整个可见光范围的感光灵敏度，也可以对彩色印刷物感光复印，图6-52表示了各种增感色素和增感度的关系。

表6-40 静电照所使用增感染料的特征

图6-52 各种增感色素和增感灵敏度

(3)胶粘剂：将氧化锌，感光色素使用合成高分子物质的胶粘剂，分别分散溶解保持于基材上，可使用的胶粘剂有：

丙烯酸树脂，甲基丙烯酸树脂，醋酸乙烯树脂，氯乙烯，醋乙烯共聚体，硅酮树脂，聚酯树脂，或者这些树脂的混合物等等。

(4)基纸：一般复印用选用耐溶剂性，定量为50～60g／m²的优质纸，应具有良好的平滑性，不应由于温、湿度变化和显像处理而引起卷曲。

静电照像作胶印模版时，应采用100～120g／m2拷贝用纸，必须要求表面比较平滑。

而对于PPC感光体为了保持其表面平滑性和耐久性，应在表面上裱有聚酯或聚乙烯之类的裱糊物。

(5)背面预涂布：背面预涂布是为了防止卷曲，阻止溶剂渗透，用PVA、PVAC之类进行预涂。

(6)导电剂导电处理：将导电剂混入胶粘剂树脂中涂布于纸上，或者将基纸浸渍于导电剂中，形成导电层，现在经常用的导电剂有各类季胺盐。苯乙烯磺酸钠导电层的电阻在湿法显像时，应保持在10⁸～10⁹Ω／cm²，干法显像时应保持在10⁵～107Ω／cm²。

3)氧化锌光导电纸的加工方法

它的制作方法首先是在基纸上涂布导电处理层约3g／m²，然后涂防卷曲层4g／m²，最后涂上感光层20g／m²。

各层的配方如下：

导电层

高岭土 40g

聚乙烯醇 10g

聚乙烯苄基三甲基氯化铵(ECR-72) 5g

上述各种涂料放在500mL水中分散溶解，然后涂布。

防卷曲层

二氧化钛 40g

感光层

光敏性ZnO 100g

溴酚蓝的0．04%甲醇溶液 1g

甲苯 100g

硅酮树脂 1g

上述原料放在球磨机中球磨3h以上。

4)氧化锌光导电纸的特点

(1)感光度：ASA 1～5左右。

(2)解像力：10～50线／mm。

(3)分光灵敏度：如图6-53所示。

图6-53 氧化锌光导电纸的分光灵敏度

(4)带电电位和感光(Lux·ses)的关系：其表面电位随着光照射而降低。

(5)层次达10级以上。

(6)反差良好，纸面近似白色。

(7)作为胶印版使用时，有较高的表面平滑度。

5)氧化锌光导电纸的应用

(1)用于办公事务复印，静电复印纸(PPC)在很大程度上已取代了重氮盐感光纸。

(2)可作胶版印刷版使用，即氧化锌静电制版，用直接法制成版后，经亲水处理使图像部分具有亲油性，非图像部分具有亲水性。将版包在胶印辊上即可印刷，印数可达10000份左右。

(3)缩微胶片用的硬拷贝，氧化锌光电导复印纸在负的或正的缩微胶卷上复制时，也能获得正像的硬拷贝。

(4)由于氧化锌光电导复印纸的感光灵敏度和银盐放大纸相近，也可以作阴极射线管(CRT)的硬拷贝。

不同厂家制造的各种类型静电复印机，都有与它相适应的复印纸和显像液(粉)及载体，如任意调换显影液(粉)及载体就得不到良好的复印质量。

【参考文献】：

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