墨盒显影过程中的有效力控制方法

墨粉显影阶段^[30]，感光导体表面的潜像，由于墨粉在其表面的黏附，被转变为可视图像。墨粉黏附于潜像的条件，可用以下一般显影条件表示：

墨粉颗粒的电荷量q，乘以潜像作用于墨粉的电场E，等于产生显影的力。与之相抵的力由显影方式决定。

静电复印方式的电子照相打印中，要求墨粉颗粒的电荷量恒定，确保墨粉颗粒被感光导体吸引，吸引力变化只受图像调制产生的电场控制。与之相反的还有感光颜料电子照相打印（PAPE）^[25]，PAPE打印由墨粉感光颜料的电荷量变化产生潜像，显影时作用于墨粉的电场与图像调制无关。但PAPE打印仍未得到商业应用。

墨粉显影阶段，带电墨粉颗粒被带入电场内，此时，作用于墨粉颗粒，但妨碍显影的力要求被降至最低，从而达到有效显影，确保墨粉颗粒黏附于感光导体，只受潜像产生的电场控制，而不受其他因素影响。

妨碍显影的力主要有^[27，30]：

①黏性阻力；

②墨粉在载体、辊筒或其他表面的静电黏附；

③范德华（电动力学）黏附力；

④磁性黏附力；

⑤惯性力。

显影方式主要是以妨碍显影的力分类，而对墨粉的特征要求，主要是由作用于显影的力决定。按上述妨碍显影的力序号，主要显影方式如表5-1所示。

表5-1显影方式的分类

目前最常见的显影方式，是黏附力控制显影。电泳显影、液相墨粉早期也有应用，近期由于不断增长的速度需求，且墨粉粒径只有固态墨粉的1/10，分散于液体内行为可控，电泳显影和液相墨粉有复苏趋势，体现为市场已能提供适合专业用途的设备。

黏附力控制的双组分磁刷显影，是特别适合于中、高速机型的成熟工艺。双组分墨粉显影中，墨粉颗粒为绝缘型、非磁性颗粒；如果载体颗粒具有导电性，则显影属于“导电型双组分显影”。单组分的墨粉显影，早期用于低速打印，目前的应用在不断增多，且有往中、高速机型发展的趋势。

黏附力控制双组分墨粉显影中^[25]，球状载体（car-rier balls）内有磁性，载体通过磁力作用，运送墨粉到显影区。单组分墨粉颗粒本身有磁性，墨粉在磁力作用下，通过辊筒表面或皮带表面发生转移。皮带也用于运送双组分墨粉。

墨粉与载体的相互作用力，使墨粉在载体表面黏附。墨粉在载体表面的黏附力，据初步估算，可假设是由与电荷无关的范德华黏附力F_nd、与电荷相关的静电黏附力k^∗× q²组成，如图5-14所示。

图5-14 与感光导体接触前的墨粉粘附

在潜像作用下，墨粉颗粒被从载体释放，以下不等式必须成立：(www.xing528.com)

由公式（5-57）^[3]求解q，可得最大和最小q（q₁和q₂），即显影条件（5-57）成立的q。因此，基于…^[25]，显影过程允许电荷量有一公差范围，如图5-15所示。

图5-15 黏附力控制显影的操作窗口见参考文献^[25]

接触黏附力F_nd、系数k^∗与墨粉粒径有关，即显影条件成立、电荷量的公差范围，也与粒径有关。这样，墨粉粒径越小，显影条件成立的潜像电场强度必须越小。此外，墨粉粒径变小后，显影公差范围变窄，即粒径变小后，过程变得不易控制。

除上述的接触黏附力外，妨碍墨粉显影的力，可能还包括墨粉的极化、墨粉与载体的磁性作用。

在显影阶段，转移到感光导体的墨粉量，已借用多个显影理论，基于若干假设进行解释^[30]，研究往纸面作墨粉转移时，对各种显影机理也有广泛研究。

其中最简便的路径是电荷中和理论。依据电荷中和理论，墨粉转移到感光导体表面，将完全中和感光导体的电荷。据此，感光导体的电荷密度σ_p（C/m²），与感光导体表面墨粉层的电荷密度σ_t（C/m²），在显影的最后阶段相等。感光导体的电荷密度为：

墨粉层的电荷密度为：

其中，q/m是墨粉的电荷质量比，m/A是单位面积转移的墨粉量。依据电荷中和理论：

需注意的是，单位面积转移的墨粉量，与墨粉的电荷质量比成反比，电荷中和理论可预测墨粉转移量的上限。

依据平衡理论，显影是在墨粉、载体、感光导体接触时发生。此一情形中，接触黏附因子、载体—墨粉、墨粉—感光导体会达到相互平衡，墨粉颗粒受到的潜像电场力，要大于黏附于载体的静电黏附力，符合这一条件的墨粉，都会被转移到感光导体。

依据电场带剥离理论，潜像电荷对墨粉颗粒产生的吸附力，要大于反向的黏附力因子，符合条件的墨粉，都会被转移到感光导体，据此，墨粉颗粒即使未与感光导体接触，也会发生转移。依据电场带剥离理论，首先，显影墨粉量与墨粉辊相对于感光导体的速度，有线性相关关系，即进入显影区的墨粉越多，转移到感光导体的墨粉也越多；其次，显影墨粉量的增加与墨粉的浓度c_t成函数关系；第三，显影墨粉量的增加与感光导体的电荷电位，成非线性函数关系，而电荷电位与电场强度E成正比。

此外还有粉雾显影理论，假设墨粉由于惯性力作用被载体释放，顺着电荷的电场带与潜像作用发生显影。

转移到感光导体的墨粉量，最主要是受以下变量影响：墨粉的电荷质量比、双组分显影的墨粉浓度、感光导体的电荷电位、墨粉辊（磁刷辊、转移辊）与感光导体的速度比。

根据电荷中和理论及平衡理论，显影的墨粉量与墨粉的电荷质量比q/m成反比，潜像电场强度E在两个理论中作用相同，即电场强度越高，转移的墨粉量越大。输送到显影区的墨粉量受墨粉辊、感光导体速度比控制，这也是一个变量。墨粉辊速度比所起的作用，符合电场带剥离理论。

感光导体表面的墨粉沉积，使潜像的电场强度变弱，因此，实际显影的墨粉量，会小于电荷中和理论、电场带剥离理论、平衡理论预测的墨粉量。这样，由于感光导体表面的墨粉沉积，显影速度逐渐降低，显影可达到的饱和水平与显影结束的机理相关。

相对于上述的单色墨粉显影，在多层墨粉显影，即彩色墨粉显影中，感光导体表面显影的墨粉层，使潜像的电场强度减弱，调制传递特征也会受此影响。传统电子照相打印的感光鼓，是墨粉能在其表面显影、定影的感光导体。用这种感光鼓的电子照相打印，整个打印区域的电荷充电、暴光，仅被墨粉覆盖的位置产生电荷。若对前者作某种调整，则不会发生墨粉显影，感光导体表面的导电特征，是由温度进行调节。