Московский государственный университет печати

Ванников А.В.
Уарова Р.М.


         

Электрография

Учебное пособие


Ванников А.В.
Электрография
Начало
Печатный оригинал
Об электронном издании
Оглавление

Предисловие

Введение

1.

Получение и характеристики скрытого электростатического изображения

1.1.

Краткий обзор электрофотографических систем

1.2.

Краткий обзор фоторецепторов

1.3.

Заряжение поверхности фоторецептора

1.4.

Темновой спад поверхностного потенциала

1.5.

Фотоиндуцированная разрядная кривая

1.6.

Эффект усиления изображения в ЭФ-процессе

1.7.

Механизм генерации свободных носителей заряда

1.8.

Инжекция носителей заряда из генерационного слоя в транспортный слой

1.9.

Генерационный слой

1.10.

Механизм транспорта свободных носителей заряда

1.11.

Проявляющее электрическое поле

2.

Проявление скрытого электростатического изображения

2.1.

Общие сведения о проявлении

2.2.

Электрическое поле проявления и его связь с характеристиками проявленного изображения

2.2.1.

Проявляющий электрод

2.2.2.

Характеристическая кривая проявления

2.2.3.

Влияние поля проявления на коэффициенты контрастности проявления &#947;<sub>0</sub> и &#947;<sub>w</sub>

2.2.4.

Физический смысл параметров поля проявления

2.3.

Кинетика электрофотографического проявления

2.4.

Проявление скрытого электростатического изображения магнитной кистью

2.4.1.

Двухкомпонентный магнитный проявитель

2.4.2.

Блок проявления магнитной кистью

2.4.3.

Факторы, влияющие на оптическую плотность изображения, проявленного магнитной кистью. Расчет проявления

2.5.

Жидкостное проявление

2.5.1.

Электрофоретическое проявление.

2.5.2.

Факторы, влияющие на оптическую плотность проявленного изображения. Расчет проявления

2.5.3.

Проявление аэрозолем жидкого проявителя

2.6.

Однокомпонентное сухое проявление

2.6.1.

Метод пылевого облака

2.6.2.

Проявление однокомпонентным магнитным проявителем

2.7.

Обращенное проявление

3.

Перенос тонерного изображения. Получение копии.

3.1.

Перенос изображения

3.2.

Закрепление изображения на копии

3.2.1.

Бесконтактное термическое закрепление изображения

3.2.2.

Термосиловой метод закрепления

3.2.3.

Расчет процесса закрепления изображения

3.3.

Перенос изображения в цветных копировальных аппаратах

4.

Очистка фоторецептора

5.

Электрографическое оборудование

5.1.

Общие сведения об оборудовании

5.2.

Копировальные аппараты

5.2.1.

Типы копировальных аппаратов

5.2.2.

Общие сведения о строении и работе черно-белых копировальных аппаратов аналогового типа

5.2.3.

Принципы построения основных блоков аналоговых копировальных аппаратов

5.2.3.1.

Оптический блок

5.2.3.2.

Электрофотографический блок

5.2.4.

Особенности электрографических печатающих устройств цифровых копировальных аппаратов

5.2.4.1.

Оптические системы цифровых копировальных аппаратов

5.2.4.2.

Особенности проявления скрытого электростатического изображения в цифровых копировальных аппаратах

Список использованной и рекомендуемой литературы

Указатели
11  именной указатель
240  предметный указатель
121  указатель иллюстраций
6  указатель компаний

2.3.
Кинетика электрофотографического проявления

Рассмотрим кинетику идеального проявления, когда в зоне проявления находится воздушная взвесь заряженных частиц тонера, на которую действуют только силы Поле электрическоеэлектрического поля, образуемого Скрытое электростатическое изображение (СЭИ)скрытым электростатическим изображением (СЭИ) и Проявляющий электродпроявляющим электродом. Поле приводит тонер в движение, и он перемещается вдоль силовых линий поля к СЭИ (рис. 2.17Рис. 2.17. Схема проявления положительным тонером отрицательно зараженного скрытого электростатического изображения: 1 - СЭИ; 2 - проявляющий электрод; 3 - тонер; Fz - напряженность поля проявления).

Обозначим Ток тонераток тонера как , где σ t - плотность заряда тонера на поверхности фоторецептора; t - время, прошедшее от начала проявления. Ток тонера определяется напряженностью поля проявления Fz и проводимостью зоны проявления c, возникающей за счет перемещения частиц тонера. Зависимость выглядит так:

Вследствие накопления частиц Тонертонера на Фоторецептор (фотопроводник)фоторецепторе происходит:

  • Нейтрализация скрытого электростатического изображения (СЭИ)нейтрализация СЭИ и уменьшение напряженности поля проявления:

    где b1 - константа нейтрализации;

  • возрастание оптической плотности проявляемого участка СЭИ:

    где b2 - кроющая способность тонерного изображения.

В результате математических преобразований уравнений

получены уравнения кинетики проявления СЭИ Тонер заряженныйзаряженным тонером.

Плотность тонерного заряда на поверхности проявляемого участка СЭИ в любой момент проявления t описывается уравнением

где Fz - Напряженность электрического полянапряженность электрического поля в начале проявления.

Из уравнения следует, что

Подставив в выражение для σt из имеем выражение для кинетики Проявление скрытого электростатического изображенияпроявления СЭИ:

Это Уравнение кинетики проявленияуравнение кинетики проявления (идеальный случай), из которого можно сделать следующие выводы:

  • - Оптическая плотность тонерного изображениямаксимальная оптическая плотность тонерного изображения выражаемая как

    зависит от напряженности электрического поля в начале проявления и свойств проявителя: его способности нейтрализовывать заряд (b1) и кроющей способности (b2);

  • - максимальная оптическая плотность достигается через промежуток времени, зависящий от константы b1 и проводимости c.

Однако опыт эксплуатации быстродействующих копировальных аппаратов свидетельствует о том, что проявление не доходит до насыщения СЭИ заряженными частицами тонера. Его прерывают гораздо раньше, чем происходит нейтрализация заряда СЭИ и достижение максимальной оптической плотности. Для условия t <<1/cb1 уравнение кинетики проявления упрощается:

Уравнение выполняется для большинства практических случаев.

Подставив в уравнение выражение для напряженности поля проявления , получим уравнение проявления (для идеального случая), выведенное M. Scharfe ссылка на источники литературы:

Из выражения следует, что оптическая плотность проявленного изображения обусловлена параметрами поля проявления, электропроводимостью зоны проявления и кроющей способностью тонера. Величина проводимости определяется способом проявления и используемым проявителем.

В реальном проявлении величина α в формуле

может содержать члены, учитывающие факторы проявления, не связанные с электрическим полем.

Далее будет рассмотрено, как протекает процесс проявления в основных способах проявления, используемых в электрофотографической аппаратуре. К их числу относят:

  • проявление Магнитная кистьмагнитной кистью с использованием двухкомпонентного проявителя (наиболее распространенный способ);

  • Проявление скрытого электростатического изображения сухоепроявление однокомпонентным магнитным проявителем;

  • Проявление скрытого электростатического изображения жидкостноежидкостное электрофоретическое проявление;

  • проявление аэрозолем жидкого проявителя.

2.4.
Проявление скрытого электростатического изображения магнитной кистью

В современных ЭФ-аппарат копировальныйэлектрофотографических копировальных аппаратах широко используется способ двухкомпонентного проявления магнитной кистью. Двухкомпонентный проявитель состоит из ферромагнитных частиц носителя диаметром 100-200 мкм и тонкоизмельченного черного или цветного тонера с размером частиц 5-15 мкм. ТонерТонер и Носительноситель подобраны так, что при их перемешивании происходит трибоэлектризация, вследствие которой они приобретают заряды противоположных знаков. Например, частицы тонера заряжаются отрицательно, а частицы носителя - положительно. Тонер притягивается к частицам носителя, покрывая их поверхность до образования электрически нейтральных частиц проявителя.

Для переноса проявителя в зону проявления применяется магнитный валик, состоящий из магнитного цилиндра (стрежня с постоянными магнитами) и полого немагнитного проявляющего цилиндра, концентрически расположенных. Оба цилиндра вращаются независимо друг от друга, но магнитный цилиндр может быть и неподвижным. Магнитный цилиндр создает магнитное поле, силовые линии которого пронизывают проявляющий цилиндр. Поле намагничивает ферромагнитный носитель, покрытый тонером. Намагниченные частицы притягиваются к поверхности проявляющего цилиндра, образуя вдоль силовых линий цепочки из частиц проявителя, напоминающие щетинки кисти (рис. 2.18Рис. 2.18. Магнитная кисть: 1 - магнитный валик; 2 - щетинки кисти; 3 - частица проявителя (носителя, покрытого тонером)). Находящиеся на вращающемся проявляющем цилиндре щетинки магнитной кисти поочередно попадают в электрическое поле зоны проявления, которое возникает между фоторецептором с СЭИ и магнитным валиком, выполняющим функцию проявляющего электрода. Поле отрывает частицы тонера от носителя и переносит их к фоторецептору. Тонер, располагаясь на фоторецепторе в соответствии с зарядовым рельефом СЭИ, образует тонерное изображение.

Частицы носителя остаются на проявляющем цилиндре. Но они уже не являются электрически нейтральными, так как лишились большей части тонера. Имея одинаковый заряд, частицы носителя отталкиваются друг от друга и от проявляющего цилиндра с зарядом той же полярности. Силы отталкивания компенсируют силы магнитного притяжения. Поэтому после выхода из зоны проявления кисть легко снимается с поверхности проявляющего цилиндра. Носитель попадает в бункер, где перемешивается со свежим тонером и вновь подается на Валик магнитныймагнитный валик. Схема простейшего проявляющего устройства показана на рис. 2.19Рис. 2.19. Схема проявляющего устройства.

2.4.1.
Двухкомпонентный магнитный проявитель

Двухкомпонентный проявитель состоит из расходующегося на проявление тонера и многократно используемого носителя.

Тонер

ТонерТонер - порошок окрашенного полимера со средним диаметром частиц 5-8 мкм. Выбор полимера и красителя для тонера определяется следующими требованиями:

  • тонер должен быть термопластичным. В условиях термосилового закрепления изображения (до 200°С) он должен переходить в высокоэластическое состояние, его частицы должны, расплавляясь, сливаться друг с другом и сцепляться с бумагой;

  • частицы тонера должны иметь заданные контактно-электрические свойства. При трении о носитель частицы тонера должны приобретать заряд определенного знака. Следует учитывать, что знак заряда зависит не только от природы полимера, но и от расположения этого полимера в трибоэлектрическом ряду относительно материала внешней оболочки носителя. Вводимый в полимер краситель может оказывать влияние на трибоэлектрические свойства тонера;

  • тонер должен иметь необходимые адгезионные свойства по отношению к носителю, фоторецептору и бумаге.

Наиболее часто в двухкомпонентных проявителях применяют тонеры на основе полистирола. Размер частиц тонера 5-15 мкм.

Носитель

НосительНоситель - порошок из ферромагнитного материала с частицами размером 100-200 мкм. Ферромагнитными свойствами, то есть способностью намагничиваться в магнитном поле, обладает целый ряд материалов. В электрофотографии используются в основном железо, сталь (ферромагнетики) и оксиды железа (ферриты). При изобретении способа первое время носителем были железные опилки. Оптимальной формой частиц является шарообразная.

В современных двухкомпонентных проявителях частицы носителя покрывают полимерной оболочкой с заданными трибоэлектрическими свойствами. Выбор полимера зависит от его расположения в трибоэлектрическом ряду относительно материала тонера и требуемого знака заряда тонера. Например, нитроцеллюлозное покрытие позволяет заряжать носитель отрицательно, а тонер на основе полистирола - положительно.

Трибоэлектризация частиц носителя и тонера

При трении некоторых материалов друг о друга на их поверхности возникают заряды противоположного знака. Причина заключается в различии работы выхода электронов из материалов разной природы. Некоторые твердые тела, например металлы, легко теряют электроны и получают положительный заряд. Другие же, наоборот, приобретая электрон, его удерживают и заряжаются отрицательно. Такие материалы характеризуются относительно большой работой выхода электрона. Когда частицы таких «доноров» и «акцепторов» перемешивают, они приобретают разноименные поверхностные заряды, в результате чего более мелкие частицы налипают на более крупные. Такой процесс происходит при смешивании тонера с носителем. Тонер удерживается на носителе адгезионными (ван-дер-ваальсовыми) и кулоновскими силами: f = fv + fe.

Для облегчения выбора пар с нужным распределением заряда, материалы расставляют в порядке полярности заряжения, образуя трибоэлектрические ряды. Часто ряды представляют в виде таблиц, где указываются величины работы выхода электрона, удельное сопротивление и диэлектрическая проницаемость веществ. Если ряд начинается донорами и заканчивается акцепторами, то предыдущий материал заряжает отрицательно последующий, приобретая сам положительный заряд. Чем дальше отстоят друг от друга материалы в ряду, тем сильнее выражен трибоэлектрический эффект. В таблице приведен пример трибоэлектрического ряда, в начале которого находятся доноры, а в конце - акцепторы.

Таблица

Электрические свойства полимеров

Полимер

Работа выхода электрона,
эВ
Удельное сопротивление,
Ом*см
Диэлектрическая проницаемость,
отн.ед.
Полиэтиленоксид 3,95 1011 6,0
Нейлон 4,3 4,5*1012 3,9-7,6
Поливинил-
ацетат
4,38 1011-1013 5,5
Полиметил-
метакрилат
4,68 1015 3,5-4,5
Поликарбонат 4,8 1018 3,17
Полиэтилен 4,90 1015-1018 2,3
Полистирол 4,90 1018 2,6
Поливинил-
хлорид
5,13 1017-1018 3-4
Тефлон 5,75 1018 2,1

Следует учитывать, что окрашивание полимера, например введение в полистирол 2-4% (по весу) красителя, может изменить его расположение в трибоэлектрическом ряду. Если к полистиролу добавить 2% жирорастворимого оранжевого красителя, получим такой трибоэлектрический ряд: окрашенный полистирол - этилцеллюлоза - полистирол - краситель жирорастворимый оранжевый. В нем окрашенный полистирол занимает донорный (положительный) конец ряда и является донором электрона для этилцеллюлозы, а полистирол - акцептором электрона от этилцеллюлозы.

Работа выхода электрона и трибоэлектрические свойства твердых частиц зависят не только от материала частиц, но и от чистоты и состояния поверхности.

Свойства Проявитель дпухкомпонентныйдвухкомпонентного проявителя в значительной степени обусловлены соотношением концентраций его компонентов. ТонерТонер должен покрывать носитель одним слоем и не более, чтобы «лишний» тонер не осыпался и не загрязнял оборудование. Нижний предел определяется влиянием концентрации тонера на Оптическая плотность тонерного изображенияоптическую плотность изображения. Максимальная оптическая плотность достигается при неполном заполнении поверхности носителя тонером, например на четверть. Следует помнить, что чем меньше тонера на носителе, тем сильнее удерживаются частицы на поверхности и тем больше заряд частицы тонера.

Рассчитать количество тонера, необходимое для полного заполнения поверхности носителя монослоем, можно по формуле

где n - отношение масс носителя и тонера:

dн и dt - удельные массы носителя и тонера;

R и r - радиусы частиц носителя и тонера.

Заряд тонера Q выражается в кулонах на грамм массы тонера и обычно составляет (3-10)×10-6 Кл/г.

2.4.2.
Блок проявления магнитной кистью

Блок проявления (рис. 2.20Рис. 2.20. Схема блока проявления: 1 - устройство дозировки тонера; 2 - мешалка; 3 - емкость с проявителем; 4 - магнитный валик; 5 - ракель; 6 - фоторецептор; 7 - тонерное изображение) включает следующие обязательные компоненты:

  • Валик магнитныймагнитный валик, выполняющий также функцию проявляющего электрода;

  • бункер с тонером (Тонер-картриджтонер-картридж), снабженный дозирующим устройством;

  • устройство для перемешивания проявителя и подачи его к магнитному валику;

  • устройство, ограничивающее высоту Магнитная кистьмагнитной кисти;

  • устройство для снятия отработанного проявителя.

Магнитный валик состоит из концентрически расположенных, автономно вращающихся полого проявляющего цилиндра из немагнитного металла и стержня с постоянным магнитом (рис. 2.21Рис. 2.21. Магнитный валик: 1 - магнитный цилиндр (стержень с магнитами); 2 - проявляющий цилиндр).

Магнитный цилиндрМагнитный цилиндр (стержень с постоянным магнитом) содержит один или несколько постоянных магнитов с последовательным чередованием северного и южного полюсов, с величиной магнитной индукции на поверхности проявляющего цилиндра около 80 мТ. Как правило, проявляющий и магнитный цилиндры вращаются с различными скоростями. Поэтому кисть из частиц проявителя скользит по поверхности проявляющего цилиндра и частицы перемешиваются, чему способствует ребристая поверхность проявляющего цилиндра. Перемешивание увеличивает равномерность подачи тонера к Фоторецептор (фотопроводник)фоторецептору.

Узел магнитной кисти (рис. 2.22Рис. 2.22. Узел магнитной кисли и его элементы: 1 - магнит; 2 - проявляющий цилиндр; 3 - фоторецептор; 4 - нож для срезания магнитной кисти; d - ширина зоны проявления; d - расстояние между фоторецептором и проявляющим цилиндром; a - высота кисти), осуществляющий поставку тонера в Зона проявлениязону проявления, имеет следующие параметры.

  1. Параметры зоны проявления:

    • давление магнитной кисти на поверхность фоторецептора;

    • высота, ширина и длина зоны.

    Длина зоны l определяется по образующей фоторецептора. От нее зависит длина полоски проявляемого изображения. Ширина зоны σ - это ширина полоски фоторецептора, на которую воздействует кисть. Высота зоны проявления d определяется расстоянием от поверхности фоторецептора до проявляющего электрода, то есть пространством, внутри которого находится поле проявления. Если щетинки магнитной кисти, состоящие из цепочек проявителя, не обладают проводящими свойствами, проявляющим электродом является проявляющий цилиндр. Если щетинки магнитной кисти хотя бы частично обладают проводящими свойствами, то они входят в состав проявляющего электрода и высота зоны проявления уменьшается.

    Давление магнитной кисти на фоторецептор определяется соотношением длины щетинок кисти a и зазора между проявляющим цилиндром и фоторецептором d. Величина a может быть меньше или равна величине d. При изменении разности d - a от 2 мм до 0 давление кисти возрастает, а интенсивность процесса проявления проходит через максимум, наступающий при давлении (4,9-9,8)×10-3 Н/см. Оптимальное расстояние от фоторецептора до кисти обусловлено длиной щетинок (высотой среза кисти a). В коротких щетинках (2-3 мм) проявитель уплотнен, и если они будут касаться фоторецептора - усилится его износ, а также может произойти частичное стирание проявленного изображения. Оптимальная величина d - a находится в диапазоне 250-1000 мкм. Для срезания кисти предназначен ракельный нож, изготовленный из специальной резины (рис. 2.22Рис. 2.22. Узел магнитной кисли и его элементы: 1 - магнит; 2 - проявляющий цилиндр; 3 - фоторецептор; 4 - нож для срезания магнитной кисти; d - ширина зоны проявления; d - расстояние между фоторецептором и проявляющим цилиндром; a - высота кисти, позиция 4).

  2. Соотношение линейных скоростей, с которыми движутся поверхности вращающихся проявляющего цилиндра и фоторецептора. Оптическая плотность проявленного изображения зависит от скорости подачи свежего проявителя, богатого тонером, в зону проявления. Так как подающим устройством является проявляющий цилиндр, то интенсивность снабжения свежим проявителем зоны проявления определяется соотношением линейных скоростей движения поверхностей цилиндра и фоторецептора: vпр/vф.

    Поверхности проявляющего цилиндра и фоторецептора могут двигаться в одном или в противоположных направлениях. Встречное движение предпочтительно, так как обеспечивает турбулентное движение частиц проявителя в зоне проявления, а это улучшает равномерность проявления. Для обеспечения максимальной эффективности процесса проявления соотношение скоростей vпр/vф должно составлять 3-5.

    Абсолютные скорости цилиндров и ширина зоны проявления влияют на быстроту проявления в целом, но не на оптические плотности тонерного изображения.

  3. Напряжение смещенияНапряжение смещения. Магнитный валик служит одновременно проявляющим электродом, на который подается напряжение смещения. Напряженность электрического поля проявления, от которого зависит количество осаждаемого тонера, определяется разностью потенциалов Нейтрализация скрытого электростатического изображения (СЭИ)СЭИ и Проявляющий электродпроявляющего электрода, а также высотой зоны проявления d:

    Проявляющий электрод выполняет следующие функции в Проявление скрытого электростатического изображенияпроцессе проявления:

    • выравнивает интенсивность проявления элементов изображения разной ширины, увеличивая нормальную составляющую электрического поля проявления Fz над широкими элементами и сплошными участками;

    • следит за проявлением фона, делая его чистым, например предотвращая копирование рисунка, просвечивающего с оборота, или пятен, имеющихся на Оригиналоригинале;

    • регулирует осаждение тонера на изображение, приспосабливая процесс копирования к разным по оптической плотности оригиналам.

    При автоматическом режиме копирования ЭФ-аппаратаппарат сам выбирает значение напряжения смещения. Подача порошка в технологическую зону узла проявления периодически регулируется оператором, обслуживающим аппарат, при контроле по результатам воспроизведения тестового рисунка. Пользователь аппарата регулирует подачу тонера, изменяя напряжение смещения.

  4. Очистка проявляющего цилиндра от Тонер отработанныйотработанного тонера. При выходе из зоны проявления проявляющий цилиндр освобождается от отработанного проявителя и покрывается свежим. Частицы носителя. лишенные тонера, заряжены, и знак их заряда совпадает со знаком заряда проявляющего цилиндра. Силы электрического отталкивания частично компенсируют силу магнитного притяжения, и отработанный носитель легко снимается с цилиндра магнитным ножом, затем поступает в бункер, где обогащается свежим тонером, и снова подается на Валик магнитныймагнитный валик.

2.4.3.
Факторы, влияющие на оптическую плотность изображения, проявленного магнитной кистью. Расчет проявления

Влияние сил, действующих на тонер в зоне проявления

Магнитная кистьМагнитная кисть с двухкомпонентным проявителем удобна в эксплуатации: нет тонерной пыли, тонер легко переносится и счищается. Однако магнитная кисть требует повышенной пороговой напряженности поля проявления, так как необходимо преодолевать силы адгезии и кулоновского притяжения к частицам носителя. Силу, удерживающую тонер на носителе, можно выразить формулой

где fv - ван-дер-ваальсова сила;

fe - сила кулоновского притяжения.

Сила кулоновского притяжения складывается из двух сил:

  • электрического притяжения к поверхностному заряду носителя:

    ,

    где Q - заряд частицы тонера;

    r - ее радиус (представим, что заряд тонера сосредоточен в центре частицы);

  • притяжения к носителю за счет нескомпенсированного заряда носителя, потерявшего часть тонера:

    где (n - 1)Q - нескомпенсированный заряд;

    R - радиус носителя, в центре которого условно помещается этот заряд;

    n - число частиц тонера, участвующих в проявлении и ушедших с одной частицы носителя;

    α и α1 - константы.

Итак, Тонертонер удерживается на носителе силой, равной

Фоторецептор (фотопроводник)Фоторецептор со скрытым электростатическим изображением на поверхности притягивает и удерживает частицу тонера силами:

  • электрического поля проявления QFz;

  • электростатического взаимодействия частицы тонера с СЭИ на фотопроводнике (Qp), равной , и ван-дер-ваальсовой силой fv.

Напряженность электрического поля, при которой силы, действующие на частицу тонера со стороны носителя и фоторецептора, одинаковы, является пороговой, и лишь при ее превышении тонер будет переходить на фоторецептор:

Из формулы

можно выяснить, сколько тонера перейдет с одной частицы носителя на фоторецептор при Напряженность полянапряженности поля Fz, решив уравнение

относительно n:

Выражение в квадратных скобках от напряженности поля не зависит. Это постоянная составляющая для данных фоторецептора, носителя и тонера. Она одинакова для всех участков Скрытое электростатическое изображение (СЭИ)СЭИ. Это константа A. Вычисляется она косвенным путем. Получим

Общее количество тонера m, переходящее с проявляющего цилиндра на данный участок СЭИ, определяется количеством тонера n, переходящего с одной частицы носителя, и числом частиц N носителя, одновременно участвующих в проявлении (m = Nn):

Подставив вместо Fz его выражение получим:

m и n могут быть выражены не только в количестве частиц, но и в единицах поверхностной плотности тонера, осаждаемого на СЭИ, г/м2.

Из формулы видно, что m зависит от заряда частицы тонера, ее взаимодействия с носителем (константа α1) и природы материалов (константа A).

Влияние скорости подачи проявителя в зону проявления

Факторы, влияющие на количество проявителя в Зона проявлениязоне проявления, - ширина зоны проявления и соотношение линейных скоростей, с которыми движутся поверхности вращающихся проявляющего цилиндра и фоторецептора vпр/vф. Для удобства представим зону контакта магнитной кисти с фоторецептором шириной δ в виде щели той же ширины. Мимо щели проходят с линейными скоростями vф и vпр фоторецептор и проявляющий цилиндр. Пусть щетинки кисти расположены вплотную друг к другу. В этом случае в каждый момент времени по ширине δ размещается δ/2R частиц носителя, покрытого тонером, так как R >> r. Схема дана на рис. 2.23Рис. 2.23. К расчету скорости подачи проявителя в зону проявления: 1 - фоторецептор; 2 - проявляющий цилиндр; 3 - зона воздействия магнитной кисти; d - ширина зоны проявления.

Рассмотрим случай самой интенсивной подачи проявителя при движении Проявляющий цилиндрпроявляющего цилиндра навстречу фоторецептору, причем vпр > vф. Отметим на участке фоторецептора, подошедшем к щели, точку x0 (рис. 2.23,бРис. 2.23. К расчету скорости подачи проявителя в зону проявления: 1 - фоторецептор; 2 - проявляющий цилиндр; 3 - зона воздействия магнитной кисти; d - ширина зоны проявления). При скорости vф точка x0 пройдет зону проявления за время t, равное δ/vф. За это же время точка x1 на проявляющем цилиндре, находившаяся в начале процесса у входа в зону, преодолеет путь vпр×δ/vф, доставив в зону

частиц проявителя. Подставив в формулу выражение для N, получим

или

Оптическая плотность тонерного изображенияОптическая плотность тонерного изображения связана с количеством тонера уравнением

,

где b2 - Кроющая способность проявителякроющая способность проявителя.

Если оптическая плотность измеряется на оттиске, то следует учитывать коэффициент переноса тонерного изображения на бумагу, равный 0,7-0,8. В этом случае

Величина b2 зависит не только от числа частиц тонера, но и от относительной площади, занимаемой ими. Связь относительной площади с количеством частиц имеет вероятностное выражение из-за случайного расположения частиц. Кроме того, плотность D определяется оптической плотностью частиц тонера и рассеянием света. Если плотность измеряется на копии, то в соответствии с следует учитывать коэффициент переноса Кпер.

Выражение для оптической плотности электрофотографического изображения, полученное с использование формулы Юла - Нилсена

где s - относительная площадь поверхности, занятая тонером;

Dt - оптическая плотность частиц тонера;

b - Показатель Юла-Нильсенапоказатель Юла-Нилсена,

выглядит следующим образом:

где m - количество тонера на единице площади;

α - площадь проекции частицы.

Из выражения видно, что D не имеет простой пропорциональной зависимости от m.

Выражение можно упростить для малых оптических плотностей D < 1,0:

Приняв значение показателя b равным 2 (наиболее вероятный случай), имеем:

Из уравнений и можно вывести уравнение проявления магнитной кистью. Это упрощенное уравнение для невысоких оптических плотностей. Тем не менее расчеты по нему возможны только на ЭВМ с использованием специальной техники, так как некоторые параметры, например размеры частиц, являются случайными величинами, характеризуемыми плотностью вероятности распределения с заданными средними величинами и среднеквадратичными отклонениями.

Однако уравнение проявления позволяет наглядно представить факторы, влияющие на результат проявления, и характер этого влияния. Полный вывод формулы и методика расчета по ней приведена в книге M. Scharfe ссылка на источники литературы.

Рассмотрим формулу проявления с указанных выше позиций:

где I-b2 - коэффициент, устанавливающий связь между оптической плотностью и массой осажденного на участок тонера: Значения входящих в формулу параметров см. , показатель Юла - Нилсена равен 2;

II - показывает влияние параметров узла магнитной кисти ;

III - показывает влияние свойств тонера и носителя и ;

IV - показывает влияние параметров электрического поля проявления, где

при условии, что описывается проявление в центре штрихового элемента изображения, где cosky равен 1,0. В других участках

V - A - постоянная, зависящая от соотношения сил притяжения тонера к частицам носителя и к фоторецептору .

Сопоставив уравнение с уравнением , видим, что

где

Выражения (3.30)-(3.32) сложны и требуют специальной техники расчета. Однако их можно разделить на блоки и исследовать влияние каждого из блоков (электрического поля, проявителя, проявляющего устройства) на параметры тонерного изображения и оптическую плотность копии. Если плотность изображения оценивается на копии, следует учитывать коэффициент переноса Кпер.

© Центр дистанционного образования МГУП