墨粉帶電量測量方法與測量設(shè)備探究

陳俊卿

摘要：墨粉帶電量是衡量墨粉性能的重要參數(shù)，在生產(chǎn)和檢測過程中，都要對其進行定量的測量。雖然測量原理基本相同，但由于測量方法不同，測量結(jié)果也不盡相同。哪種測量結(jié)果才是最接近真值的測量結(jié)果，是業(yè)界一直在探索和研究的課題。本文將介紹兩種常用的測量方法及其設(shè)備，通過對工作原理、測量方法、設(shè)備結(jié)構(gòu)等多方位的探討與分析，找出問題，發(fā)現(xiàn)不足，尋求突破和創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：墨粉；載體；帶電量；分離倉；帶電量測試儀

1.綜述

墨粉帶電量測試儀：測量墨粉帶電性能的專用儀器設(shè)備，用于墨粉質(zhì)量檢測以及墨粉生產(chǎn)過程中品質(zhì)監(jiān)控。

墨粉：復印機、打印機等辦公設(shè)備的顯影用的消耗材料。墨粉與載體共同構(gòu)成顯影劑。

辦公設(shè)備：復印機、打印機、多功能一體機的統(tǒng)稱。

1.1. 墨粉帶電量測量原理

墨粉與載體摩擦時，各自產(chǎn)生量值相等、極性相反的電荷，在混合狀態(tài)時由于靜電力的作用，混合體處于靜電飽和狀態(tài)，顯示電量為零。當外力把墨粉與載體強制分離，靜電平衡即被打破，墨粉與載體均處于等量帶電狀態(tài)，只是所帶電荷極性相反。墨粉帶電量測試儀就是基于這個原理設(shè)計的。

1.2. 墨粉帶電量測量方法

將墨粉與載體按照規(guī)定比例混合，經(jīng)過一定時間的攪拌摩擦，靜置備用。取出一定量的混合物放入分離倉，分離倉由導電良好的金屬材料制成，底部是篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)。篩網(wǎng)的孔徑大于載體的粒徑。當一定壓力的氣流進入分離倉，墨粉由于粒徑較小，會隨著氣流離開，而載體粒徑較大，留在分離倉內(nèi)。二者分離后載體所帶的靜電電荷被與分離倉連接的測量系統(tǒng)測得。墨粉與載體所帶電荷量相等，所以測得載體的電量即墨粉的帶電量。

墨粉帶電量測量方法又依據(jù)分離氣流的來源不同分為兩種，即吹氣法和吸氣法。

1.2.1 吹氣測量法

吹氣法采用吹氣方式分離墨粉與載體，其工作方式是在分離倉的入口加高壓氮氣，利用高壓氣流把墨粉吹離分離倉，留下載體，從而實現(xiàn)測量的一種方法。

1.2.2 吸氣測量法

吸氣法采用吸氣方式分離墨粉與載體，其工作方式是在分離倉的出口接入吸塵器，利用吸塵器帶來的負壓效應(yīng)將墨粉從分離倉中吸出，留下載體，從而實現(xiàn)測量的一種方法。

1.3 測量設(shè)備

墨粉帶電量測試儀因墨粉與載體的分離方式不同，測量方法有別，因此，測量設(shè)備也分為兩大類產(chǎn)品，即吹氣法帶電量測試儀和吸氣法帶電量測試儀。吹氣法的代表產(chǎn)品有SXD-B顯影劑帶電量測試儀。吸氣法帶電量測試儀的代表產(chǎn)品是SFD-X數(shù)字式粉體帶電量測試儀。下面分別簡要介紹兩類測量設(shè)備的結(jié)構(gòu)和操作流程。

1.3.1 吹氣法帶電量測試儀結(jié)構(gòu)與操作流程

1）吹氣法測試儀結(jié)構(gòu)

SXD-B顯影劑帶電量測試儀由高壓氮氣氣瓶（見圖1）和主機兩個部分組成。主機結(jié)構(gòu)由機殼、分離組件、控制系統(tǒng)等組成。高壓氮氣氣瓶屬于外購部件，有專業(yè)的供應(yīng)商，使用時直接采購即可。其結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。

1.壓力表 2.時間調(diào)節(jié)旋鈕 3.壓力調(diào)節(jié)旋鈕 4.氣閥啟動按鈕 5.氣閥工作指示燈 6.氣閥停止按鈕 7.調(diào)零復位按鈕 8.調(diào)零按鈕 9.電源開關(guān) 10.測量量程選擇 11.數(shù)字顯示屏 1 2.吹氣導管 13.分離筒 14.保險管座 15.電源插座 16.氣源接口 17.通風口

圖3 SXD-B顯影劑帶電量測試儀結(jié)構(gòu)示意圖（吹氣法）

2）吹氣法測試儀操作流程

第一步：放入樣品；第二步：清零，必要時調(diào)零；第三步：開始測量，按下啟動鍵啟動氣閥，同時手動調(diào)節(jié)壓力，觀察壓力表變化，觀察啟動狀態(tài)指示燈；第四步：計時器按照設(shè)定時間自動停止，測量完成；第五步：及時讀取和手動記錄顯示數(shù)據(jù)，手動計算，完成一次樣品測試。

1.3.2 吸氣法帶電量測試儀結(jié)構(gòu)與操作流程

1）吸氣法測試儀結(jié)構(gòu)

SFD-X數(shù)字式粉體帶電量測試儀由主機和吸塵器兩個部分組成。主機結(jié)構(gòu)由機殼、分離組件、控制系統(tǒng)等組成。

第一步：放入樣品；第二步：清零；第三步：開始測量。按下啟動鍵，測量會按照設(shè)定的程序自動進行自動停止，測量數(shù)據(jù)會自動記錄在顯示屏上。多次測量時顯示屏會自動計算出平均值、標準偏差，統(tǒng)計出最大值、最小值。

2.分析與探討

2.1 原理探討

墨粉帶電量測量方法是模擬墨粉在復印機顯影器中的實際工作狀態(tài)而設(shè)計的，所不同的在于墨粉與載體的分離方式。工作狀態(tài)下，墨粉與載體在墨粉倉內(nèi)摩擦各自帶上靜電，墨粉受感光鼓靜電潛像的吸引離開載體脫離墨粉倉，顯影到感光鼓表面。試驗狀態(tài)下，墨粉與載體在攪拌器中混合摩擦各自帶上靜電，在測量設(shè)備的分離倉中，墨粉被外來氣流帶走，載體帶著與其相當?shù)碾姾?，呈現(xiàn)與其相反的電性，留在分離倉內(nèi)。測量設(shè)備通過與分離倉相連的測量系統(tǒng)獲得載體的電量，將其等同為墨粉的電量，且電性相反。

墨粉帶電量的測量原理非常接近墨粉的實際工作狀態(tài)，無論吹氣法還是吸氣法都以此為基礎(chǔ)來設(shè)計。

2.2 測量方法分析

在綜述第二部分對吹氣測量法和吸氣測量法都做了介紹，二者在原理上是一致的，區(qū)別在于分離氣流的方向和來源。

2.3 測量設(shè)備結(jié)構(gòu)與操作流程分析

在綜述的第三部分，介紹了兩種測量設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作流程。從結(jié)構(gòu)和操作流程中可以看出，吹氣法結(jié)構(gòu)相對復雜，操作相對繁瑣，吸氣法的結(jié)構(gòu)相對簡約，操作相對簡單。

吹氣法測試儀設(shè)計于上世紀的八九十年代，當時機械設(shè)計更多地以實現(xiàn)功能為主，另外模塊化和自動化設(shè)計還沒有普及，實現(xiàn)功能是首要選擇。吹氣法在長達三十年的時間里為國內(nèi)墨粉生產(chǎn)提供了很好支持。

吸氣法測試儀設(shè)計于2015年代，設(shè)計盡量規(guī)避吹氣法存在的操作繁瑣等缺點，充分利用單片機編程功能，把顯示、記錄、計算、統(tǒng)計分析融于一屏。減輕了勞動強度，提高了勞動效率。設(shè)計引入工業(yè)設(shè)計理念，不僅充分考慮每一個部件的功能，還考慮其美觀性，整機的設(shè)計感非常強。SFD-X數(shù)字式粉體帶電量測試儀既是設(shè)計者的匠心也是時代的必然。

在結(jié)構(gòu)上吹氣法和吸氣法共同的缺點是需要配套設(shè)備，吹氣法需要高壓氣瓶，吸氣法離不開吸塵器。

2.4 測量結(jié)果分析

取同一樣品，分別用吹氣法和吸氣法在相同條件下進行測量。測量結(jié)果的絕對值非常接近，所不同的是數(shù)據(jù)的重復性存在一定差異，吸氣法的測量重復性明顯優(yōu)于吹氣法。

原因分析：

1）吹氣法測試儀的操作步驟較多，人員操作帶來的隨機誤差項較多。

2）吹氣法測試儀氣流從上部進入分離倉，高壓氣流直接沖擊，墨粉與載體的混合物會飛濺到分離倉內(nèi)壁頂部，造成分離不徹底，影響測量結(jié)果。

2.5 綜合分析

從上面的分析中我們看出無論吹氣法還是吸氣法測試儀，都有各自的設(shè)計理念和各自的優(yōu)缺點。吹氣法操作復雜，吸氣法設(shè)計簡約，吹氣法需要高壓氣瓶但測試中沒有噪聲干擾，吸氣法雖然重復性好，操作簡單，但工作時吸塵器的噪聲也是很大的污染。如何融合各自的優(yōu)點規(guī)避更多的缺點是值得繼續(xù)研究的一項課題。

3.創(chuàng)新與發(fā)展研究

綜上所述，無論是吹氣法測試儀還是吸氣法測試儀都是基于同一個原理設(shè)計的，二者之間有相當多的共通之處，如測量系統(tǒng)、分離倉下部結(jié)構(gòu)等。

相信未來新一代的帶電量測試儀，一定融合二者的優(yōu)點規(guī)避更多的設(shè)計缺陷，讓吹氣法吸氣法融于一機，接上氣瓶可實現(xiàn)吹氣法測量，換上吸塵器可轉(zhuǎn)換吸氣法測量。

4.結(jié)束語

自1959年復印機誕生以來，復印機經(jīng)歷了60年的發(fā)展演變，新機型層出不窮，但基本原理始終沒有改變。帶電量測試儀也會隨著各種新技術(shù)的發(fā)展不斷創(chuàng)新，有理由期待更好的測量儀器。

參考文獻

[1]專利：《一種數(shù)字式粉體帶電量測試儀 》 專利號：201721275219.8

（作者單位：天津復印技術(shù)有限公司）