浅析静电成像用墨粉质量评测方法_毕明珠

目前一些 OEM 大型公司具有 该 类 图 像 分析 系 统 用 于 产 品 的
研发。
三、结语
我国 墨 粉 制 造 产 业 经 过 20 多 年 发 展 ，已 经 初 具 规 模 ，
墨 粉 的 开 发 和 生 产 走 上 了 自 主 知 识 产 权 的 轨 道 ，已 能 研 发
生产黑白墨粉和彩色墨粉，其产品既能提供给国内市场，
如何使墨粉从墨粉盒中加入到显影剂里，而且能使新加入的墨 的筛下量成正比，由筛下量可直接计算流动性。
粉迅速和载体结合，并且不允许有过多的墨粉与载体形成不能
凝集度与流动性表征墨粉的同一性能，好的墨粉流动性一
显影的紧密结合。对单组份墨粉来说主要是避免不能显影的墨 般非常大，凝集度则较小，流动性的好坏会影响到印品的黑度，
贝输出图像质量评价》进行图像点、线、面的相关评价。以下就印
JB/T 8262.4- 1999 《静电复印干式色调剂粒度分布试验方 品质量的相关因素作一简单阐述。
法》中规定测量原理采用电感应方法（库尔特原理）对试样进行
（1）图像密度
分析测量。即将试样均匀分散在电导液中，借助真空作用，使其通
在 GB/T 13963- 2008《复印机术语》中定义图像密度又称黑
1、物理性能 （1）模拟带电量 模拟带电量在 GB/T 13963- 2008《复印机术语》中定义单位 质 量 显 影 剂 或 色 调 剂 所 带 的 电 荷 量 ， 单 位 μC/g。 在 JB/T 5277- 2007《静电复印干式双组份显影剂》中定义为色调剂与载 体饱和摩擦所带的电量。带电量、带电分布、带电速度这些指标 影响显影性能及控制功能。
信号大小，区分出试样粒子在各级中的分布，显示和计算出试样
（2）底灰
的个数、个数粒度分布、体积粒度分布及其他参数。
底灰是测试打印样张中没有字样的空白处的黑度值，目前
粒度分布曲线的宽度表明墨粉粒子粒径均匀性，如果墨粉 业内普遍采用白度仪测试的方法，但在 GB/T 10073- 2008《静电
颗粒不均匀会对性能造成影响，但缺乏较大颗粒会影响黑度，缺 复印品图像质量评价方法》 中规定用反射式光学密度计测量样
二、墨粉质量的评价
墨粉的工作表现是电、磁、机械、化学、热力学等共同综合作 用的结果。任何缺陷的成因都可能是多方面的，任何一个理化参 数的变化引起的缺陷也都可能是多方面的。因此墨粉的品质缺 陷及其成因是错综复杂的。决定一种型号墨粉的综合品质，主要 从物理性能和上机印品质量来考虑。物理性能包括：模拟带电 量、粒度分布、熔融指数、凝集度（或流动性）、含水量等；印品质 量包括：图像密度、底灰、定影牢固度、分辨力、鬼影以及线条质 量等。这些因素相互关联，又相互影响，下面就指标的检测方法 及相互影响的原因作相关阐述。
号相反的电荷，采用吹气分离法将色调剂从载体上分离，然后测 影剂技术条件》规定采用卡尔（Carr）理论的振动筛分测量方法，
量载体上的带电量，即可得出色调剂的带电量。
指在规定条件下色调剂颗粒间可分散程度。以通过振动筛的色
对双组份墨粉来说模拟带电量主要是控制补粉，主要解决 调剂重量百分比（%）表示。流动性的大小与规定条件下振动筛
国 内 外 市 场 将 有 着 巨 大 的 发 展 空 间 ，只 要 墨 粉 制 造 企 业 遵
循 市 场 经 济 原 则 ，加 大 投 资 力 度 和 技 术 创 新 力 度 ，确 保 产
也可出口到国外市场。但国产墨粉相对于进口品牌墨粉
仍存在价格和质量上的差距。因此，提高墨粉产品质量，
规 范 市 场 秩 序 ，为 企 业 创 造 公 平 竞 争 的 环 境 ，将 更 大 程 度
促进中国墨粉制造业的快速发展。本文着重介绍的墨粉
质量的评价方法也将给墨粉企业Байду номын сангаас政府相关部门加强监
管 提 供 技 术 支 撑 。 伴 随 着 办 公 自 动 化 设 备 的 普 及 ，墨 粉 的
办公自动化杂志 43
2010092年012192年月月24 月
打印·耗材
O ffice Facilities & Consum ables
JB/T 8262.2- 1999 《静电复印干式色调剂荷质比试验方法》
（4）凝集度（或流动性）
中规定测试原理为色调剂与载体摩擦时，各自产生量值相等、符
JB/T 8615- 1997《静电复印绝缘型磁性干式单组份正电性显
办公自动化（设备与耗材）
打印·耗材
2012 年 2 月
本文围绕静电成像显影设备的主要耗材— ——墨粉质量的 评 测方 法 ，从模 拟 带 电量 、粒 度分 布 、熔融 指 数等 物 理性能以及图像密度、定影牢固度等印品质量进行阐述，旨在提高墨粉产品质量，以便规范墨粉市场。
浅析静电成像用墨粉质量评测方法
评价墨粉的综合品质还要考虑印品质量，国内大部分企业
体积百分数分布；粒度颗粒数分布是指色调剂各级粒度范围的 常利用图像密度、底灰、定影牢固度、分辨力、鬼影来评价；国外
颗粒百分数分布；体积中径是指色调剂粒度体积百分数累积分 企业以及部分国内企业开始采用标准 ISO/IEC13660- 2001《硬拷
布中其累积值一半所对应的粒径，单位为 mm。
粉的聚集，而使密度降低，画面变浅。
底灰，转印率。
（2）粒度分布
此外还有墨粉含水量、加热挥发物以及磁性墨粉的磁性能
粒度分布包含粒度体积分布、粒度颗粒数分布、体积中径三 等参数。
个主要指标，在 GB/T 21200- 2007《激光打印机干式双组份显影
2、印品质量
剂用色调剂》 中定义粒度体积分布是指色调剂各级粒度范围的
图1 物理墨粉由于采用粉碎的工艺工程，因此其颗粒不均匀，虽 然经过多次的筛分可以将粒度分布控制在一定的范围内，但难 免有过大或过小的颗粒，且墨粉的颗粒形状不规则（见图 2）。
图2
下面我们以物理墨粉为例介绍墨粉的基本性能。 墨粉主要是由颜料、电荷控制剂（C C A）、树脂、石蜡等成份 组成。其中颜料为染色剂，为墨粉产生视角效果，并影响其带电 量；树脂起粘结剂作用，为墨粉满足基本的定影性能和带电量； 电荷控制剂改变墨粉的带电量、电荷分布曲线及带电速度；石蜡 是一种工艺需要的助剂，完善墨粉的定影性能，增加定影牢固 度，防止粘辊；另外还有少量的二氧化硅用于改善墨粉的流动 性，同时影响带电性能。 伴随着静电复印技术的迅速发展，墨粉市场需求量也快速 增长，带动了墨粉制造业的发展，同时也随着人们对办公自动化 设备输出的印品数字化、彩色化、图像精细化的迫切要求，使得 墨粉的物性指标需要更加优化。发展至今，墨粉粒子更加精细化 （平均粒径 5～6μm）、均匀化、球形化及成像高速化，使得印品 图像质量也更加细腻、更加完美。 目前市场上的墨粉主要有 OEM 墨粉与兼容墨粉，OEM 墨 粉质量高，图像逼真、清晰度高，受到用户的信赖，但由于价格 高，用户难于接受，使得兼容墨粉具有一定的市场，但兼容墨粉 质量良莠不齐，假冒伪劣产品充斥市场，极大地损害了用户利 益。因此墨粉质量评价显得尤为重要，以下介绍评价墨粉质量的 基本方法。
复印品图像质量评价方法》中规定用 10 倍刻度放大镜或读数显
微镜观测样本 5 组分辨力图上均能清晰分辨的最高线对数。通
常以每毫米内可分辨的线对数的最大值来表示。对于复印品分
辨力应达到 3.6 线对 /mm，打印品分辨力应在 4 线对 /mm。墨粉 颗粒的粒径会直接影响到分辨力。
（5）鬼影 鬼影是指印品上周期性显现上一周期残余影像的现象，即 我们平时说的重影，就是在文字（或其他图案）的正下方（走纸方 向）出现一个与其一样的文字（或图案），但是密度值（黑度）要比 其低很多，在定影过程或转印过程时形成。一般采用目测的方法 进行评价。 （6）图像点、线、面评价 以上墨粉质量通过图像密度、底灰、分辨力等项目评价印品 质量比较直观，但人为因素影响较大，若通过高分辨率 （通常 2400×2400dpi 以上）的扫描仪将图像扫描，再经过图像分析软 件进行图像点、线、面的质量评价，图像的微观质量评价将对评 价墨粉产品的质量产生更大的作用。 图像本身由一系列的点、线、面组成，根据 ISO/IEC136602001《硬拷贝输出图像质量评价》的规定，图像大面积的密度特 征包括：黑度、底灰、颗粒、斑点、背景外部污染、白点等，字符和 线条特征包括：模糊度、锯齿、线宽、字符黑度、对比度、饱和度、
图 4 OEM 墨粉字符质量
图 5 兼容墨粉字符质量
字符区域外部污染、字符区域底灰等项目。
目前比较先进和比较普遍使用的是美国 QEA 公司和 Imag-
eXpert 公司基于 ISO/IEC13660- 2001 开发的图像分析系统，前者
是基于 Windows 系统开发的，后者是基于 Mac 操作系统开发的。
乏较小颗粒将影响分辨率。这是因为粒径太小的色调剂带电量 本上无图像区域中背景最深部位的密度值，测量结果取密度最
高，吸附在载体上的力偏大，基本不参与显影，而粒径偏大的色 大值和纸基密度之差。
调剂又会产生印品缺陷，如在全黑图像中出现较明显的白点，这
影响底灰值的原因主要是墨粉的电性能和磁性能。每种型
两方面都应控制在合适的范围。粒度分布影响墨粉的电性能以 号的打印机要求墨粉的电磁性能不一样，这也是强调专粉专用
小取决于通过粒子体积的大小，而与其它因素无关。将不规则形状 高打印效果越好，将直接影响复印 / 打印的页产量。原装 OEM
的试样粒子理想化为相同体积的球状粒子，由此近似地计算出试 墨粉的黑度值一般为 1.3，国内兼容墨粉的黑度值一般控制在
样粒子的粒径。对通过微孔的试样粒子逐个计数，同时根据体积 1.4 左右。
以 g/10min 表示。测量原理为色调剂在规定温度和压力下，测量 印品上图像固定的程度。即附着在纸张表面的墨粉熔化后渗透
熔体每 10min 通过标准口模的质量（g）。与软化点所表征的是同 到纤维的能力。在 GB/T 10073- 2008《静电复印品图像质量评价
一种墨粉性能。
方法》中规定试样放在摩擦试验机上摩擦前后反射密度的比值，
时未能充分熔化渗透到纸纤维中时已从定影组件中通过，造成
（4）分辨力
墨粉沾附定影辊。
在 GB/T 13963- 2008《复印机术语》中定义分辨力为整个复
44 我们的理念是：OA 设备与耗材 从贵族走向平民 深入中小企业 进入千家万户
办公自动化（设备与耗材）
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2012 年 2 月
印系统传递和记录图像细部的能力。在 GB/T 10073- 2008《静电
墨粉的熔融指数决定了墨粉的定影牢固度。熔点低的墨粉 即 D 后 /D 前×100%。墨粉的主要成分之一树脂的优劣是影响
定影比较牢固，但过低，墨粉的稳定性又会变得很差；熔点高的 墨粉定影牢固度的一个主要因素。目前复印、打印品图像的定影
墨粉就比较难定影，因为当附有墨粉颗粒的纸张经过定影组件 牢固度在 90%以上，甚至在 95%以上。
Eva lua tion Me thods of Tone r Qua lity Us e d for Ele ctros ta tic Ima ging
毕明珠 史洪杰
一、引言
墨粉（Toner）是静电复印机、激光打印机、普通纸传真机以 及数字式多功能一体机等各类以静电成像方式显影设备 （以下 简称办公自动化设备）的主要消耗材料，按照墨粉的制造工艺可 以分为物理粉（粉碎法）和化学粉（聚合粉）。聚合墨粉平均粒径 可以直接控制，墨粉颗粒基本上是球形（见图 1）。
及印品底灰、层次、分辨率的质量。
的一个原因。另外，由于打印机或感光鼓的原因也会造成底灰。
（3）熔融指数（或软化点）
一般底灰值控制在 0.02 以下。
JB/T 8392- 1996 《静电复印干式色调剂熔融指数测量方法》
（3）定影牢固度
中定义熔融指数指在规定条件下，色调剂熔体的质量流动速率，
在 GB/T 13963- 2008《复印机术语》中定义定影牢固度是复
过微孔管管壁上特有的一个微孔。在微孔管内外的电导液中浸放 度，是材料阻止光或其它辐射能透过的程度。GB/T 10073- 2008
一对电极，接通电路，使微孔周围形成一个电感应区域。当每个粒 《静电复印品图像质量评价方法》中规定用反射式光学密度计分
子通过微孔时，电路便产生出与之相应的电脉冲信号。该信号的大 别测量样本上实心区中心位置的密度值。墨粉的黑度值不是越