电场分辨率特征及影响因素分析

暴光之后，感光导体上产生电荷图案Q（y）^[27-29]。电荷图案即潜像，与电荷图案对应的表面电位为V（y）。根据定义，表面电位在空间坐标方向的电位差产生电场。

感光导体y坐标方向电位差，构成电场的平面分量E_y，与表面垂直方向（z方向）的电位差，构成电场的法向分量E_z：

潜像Q（y）电荷分布与电场的关系，是电子照相成像的关键，图像调制经过电场的传递，才进入显影阶段。其一般原理已有文献介绍^[25，27]。

电场E_z（k）对电荷图案空间频率（k）的依赖，可用调制传递函数（MTF）描述。调制传递函数（MTF）的基本定义为：

经过若干简化，MTF为：

其中，f_k是与频率k、感光导体厚度、感光导体上方间隙、介电常数相关的函数，f_o是与厚度、介电常数相关，频率等于零时的常数。在较大频率范围内，f_k大于f_o，即在频率大于零时图像有一定程度锐化。显影区厚度减小时，锐化效果增强。显影区厚度即感光导体上方墨粉转移间隙。换言之，即在一定频率范围内，电场的调制传递有一大于1的最大值，而在整个频率范围内，感光导体厚度δ小，对大部分频率是有利条件。

调制传递曲线描述电场的分辨率特征。显影间隙可由显影电极限制，显影电极对感光导体上方电场的影响，如图5-12所示。如果没有显影电极，实地的中间电场变弱，如图中短线所示；实地的边缘部分，傅立叶频率大于零，电场强度增大。但电场还有一个重要的y方向分量。由于显影电极作用，实地的中间电场强度增大，边缘的线条被拉直，即电场的法向分量，强度相对会增大更多。

图5-12 显影电极对电场的影响

线条宽度对电场的影响，如图5-13所示，线条越宽产生电场越弱。

但是，无限窄线条产生的电场，由于感光导体表面（方向）的电荷迁移，不能被局限于无限窄的区域。电荷迁移产生的墨点扩散，其程度可作以下预测。暴光时，电荷由感光导体内向表面迁移，迁移速度为：

图5-13 电场与线条粗细关系(www.xing528.com)

1—细线条 2—粗线条

其中，μ是电荷迁移率，E_z是感光导体内的电场（z方向）。表面方向电荷迁移速度，相应地为：

暴光时，表面方向电荷迁移距离为：

其中，t_l是电荷迁移至感光导体表面的时间。假设，暴光时电荷电位被完全放电，或z方向电荷迁移距离与感光导体厚度δ相等，可得：

几个公式合并后，表面电荷扩散距离为：

根据得到的E_y公式（本章未作详细探讨），线条变宽时，电荷扩散也增大。对于实地边缘的扩散，可得以下近似公式：

其中，δ_CGL是感光导体CGL层厚度。由公式（5-52）计算，扩散距离约为10μm。

相邻的电荷同性相斥，使感光导体内电荷发生漫散，是产生表面电荷扩散的另一因素。根据分子运动理论，时间等于t的电荷漫散距离等于：

漫散系数（D）按以下公式计算：

其中，k是玻尔兹曼常数（=1.381×10 ^-28J/K），T是热力学温度，e是电子电荷（=1.6×10 ^-19C）。如果电荷迁移率等于10 ^-7～10 ^-8cm²/（V·s），漫散时间等于1s，则电荷扩散距离为1μm，即电荷从感光导体内向表面迁移时，表面方向迁移分量对电荷图案扩散的影响，大于感光导体表面的电荷漫散。