墨粉转移到纸面的效果优化方法

如本书第4章图4-11所示，墨粉转移到纸面是通过电场或机械的力，或是由电场和机械的力两者实现。通过电场转移墨粉是传统的方法，其优点是，能有效防止电荷与目标电荷相左、在非图文区显影的墨粉，被转移到纸张。借助转印辊筒、单独的转印皮带转移墨粉到纸面，被发现也是切实可行。商业应用中采用了单独的墨粉转移装置，如在感光导体表面进行多层墨粉显影时，通过墨粉转移装置，同时将所有显影的墨粉层一次转移到纸面。借助机械力的墨粉转移，和印刷机压区内油墨转移基本相似。

墨粉往纸面转移时，要求纸张、墨粉足够接近，且墨粉颗粒的力，须大于墨粉层的内聚力（墨粉层部分发生转移），或大于墨粉层的黏附力（墨粉层完全转移），并须作用于感光导体方向。

对于墨粉转移到纸张的机理，近几年可以利用的公开信息相对较少^[31-33]。传统的理论研究，专注于墨粉层转移时形成的应力p_（Z），以及应力p_（Z）对转移电压（图5-16，V_a）等物理变量的依赖。墨粉层是在最薄弱的点，即墨粉层内应力p_（Z）大于内聚力的点分裂。墨粉层的内聚力，是墨粉颗粒间范德华力、墨粉颗粒与电极（电晕电极、背景电极）间的静电力，相互作用共同产生的结果。

Yang- Hartmann模型中^[34]，作用于墨粉层的应力p_（Z），由电学和机械分量组成：

其中：q（z′）是z′点墨粉的电荷密度（C/m³）；E₂（z′）是z′点墨粉层的电场；p_m是机械应力；E₃是电极间的电场；ε是感光导体的介电常数；是电极作用于墨粉层的电学压缩应力。

模型中，有人提出^[35]要加入墨粉在感光导体表面、纸面的黏附力项。现将墨粉层分裂的点标记为z_s，用转移系数f表示转移到纸面的墨粉（图5-16），f为：

图5-16 电场辅助的墨粉转移

其中，δ₂是感光导体原有墨粉层厚度。

假设墨粉层分裂受内聚力限制，则在墨粉层分裂的点，应力p_（Z）会大于内聚力C_（Z），即：

墨粉层是在最薄弱的点分裂，即在墨粉层分裂的点，墨粉层受到的总应力p_（Z）-C_（Z），有一最小值存在：

在墨粉层厚度范围内，假设内聚力保持不变，即C_（Z）=C，根据以上公式，墨粉层分裂的条件为：

此外，假设在墨粉层厚度范围内，墨粉颗粒电荷密度保持不变，即q（z）=q，求解Yang和Hartmann模型，会有3种情形出现，并且3种情形都与电晕电压大小V_a、墨粉层电荷电位V_t相关，如图5-17所示。

图5-17 墨粉往纸面转移的转移系数f^[34]

D_i=δ_i/ε_i，I=1纸张，I=2墨粉，I=3感光导体

情形1：(www.xing528.com)

电晕电压的电位与墨粉层电位相左，且两者的电位差大于由墨粉层厚度、介电常数确定的某个极限值，此时Yang和Hartmann模型预测，墨粉层在整个厚度范围内被全部转移到纸张（图5-17）。

作为参考，电晕电位的阈值，可估算约为2kV（绝对值）。实践中，物理条件与情形1相符。事实上，假设电晕电位约为5kV，由于黏附力因素存在，墨粉转移不是完全转移。

情形2：

电晕电压绝对值如低于阈值，则转移系数下降与电晕电位、墨粉层电位之比，有线性函数关系：

根据模型，即使在没有电晕电位时，仍会有部分墨粉被转移到纸面（当V_a=0时，f=[2D₃+D₂]/[2（D₁+D₂+D₃）]）。此时，墨粉转移系数低（0.1～0.2），这一情形与墨粉转移不相关。

情形3：

两者电位如果极性相同，且两个电位相差甚小，模型预测没有墨粉被转移到纸面：

电晕电位的极限值，可估算约为0.2kV（绝对值）。

依据电晕放电原理，外部电位会产生离子，离子附着于纸张空隙，同时影响墨粉的电荷密度，Yang和Hartmann模型对这个问题没有考虑，是它的缺点。

墨粉转移到纸面后会在纸面扩散，这是墨粉转移量之外需要关注的因素。纸面墨粉扩散是纸面方向电荷作用所致，墨粉转移如在受压条件下完成，扩散则会受到墨粉的黏附力和黏度限制。

影响墨粉转移效率的纸张特性^{[31-33，36，37]}，已知的有纸张的定量、水分、表面电阻、体积电阻、平滑度、透气度（空隙度）等，包括这些参数的波动。

纸张定量增加会改善墨粉转移效率：纸张定量增加后厚度相应增大，其保持电场的能力也得到改善，这一影响可由Yang和Hartmann模型进行预测。基于相同的理由，电子照相打印用纸须有足够的表面电阻、体积电阻，防止电晕电压被以电流方式从纸张泄漏。此外，已知水的电导率远大于纤维，纸张水分对电阻影响甚大，水分增大时，纸张电阻几乎是以指数速度下降。但纸张电阻率高也有负面影响，纸张会保持打印产生的无用静电，影响纸张的运行性能和后续整理。

纸面平滑度好，改善纸张、感光导体的接触，对于墨粉转移效率非常重要。墨粉转移在没有电场辅助，仅靠机械压力完成时，平滑度显得尤为重要。在电晕辅助的墨粉转移中，纸张平滑度的影响，比在传统印刷中要小得多。

纸张的透气度小改善墨粉转移效率。这是基于以下假设：电晕产生的离子，往往会在致密纸张空隙内附着，在纸内产生体积电荷，在纸张、感光导体间产生静电力。