办公自动化杂志
基于静电成像数字印刷原理的数码多功能复印机，
是集光、机、电、化工、计算机及网络技术一体化的办公设备，发展至今已进入了技术成熟期，目前正朝着低能耗、低成本、环保及智能化方向深入改良。能否研发出高质量的兼容耗材，替代原厂耗材 并在其寿命周期保持良好的图像输出，是多年来行业内一直潜心研究的课题。
我们熟知静电打印过程有六个步骤：充电-曝光-显影-转印-定影-清洁。除了充电和曝光之外，其他四个步骤都受到墨粉性能的影响，显影、转印和清洁三个步骤都涉及到把墨粉颗粒从一个表面转移到另一个表面，显影步骤中，墨粉颗粒从载体上（在单组份显影的情况下是从 输送辊上）被转移到感光体（感光鼓）
表面、而在转印步骤中，墨粉颗粒从感光体被转移到纸张上、
在清洁阶段，没有进入转印的墨粉颗粒从感光体上被移除。在这三个步骤中，带有电荷的墨粉颗粒都在电场的影响下被移动。
因此本文以最具有代表性的耗材-墨粉为主线，尝试阐述兼容耗材应用上需要把握的关键性能指标。
一、静电成像墨粉的分类
按照不同的分类方法，墨粉的分类非常多，
如表1：墨粉除了表一里的各种分类以外，还可以继续细分，
比如单组分墨粉按显影转移形式可分为接触型和跳跃型等等。
原厂墨粉所选定的原材料以及采用自家的专利技术、设备，能保证在很宽的温度区域有良好的定影性能，而且粉体颗粒形状理想、粒径分布窄、流动性和带电性能长期
保持稳定，兼容厂家在无法取得原厂相同原材料和制造技术的条件下，要研发出同款墨粉可以说是难度倍增，但是兼容墨粉要实现主要性能接近原装、替代原厂墨粉正常使用是可能的，前提是输出的印品质量需要满足标准要求，连续使用对机器无不良影响。
二、印品质量国际标准
传统意义的印品质量取决于墨层厚度、油墨分布的均匀
性、网点传递及复制结果的准确性、
版面的清洁程度。早期的国际印刷（数字印刷）
质量标准ISO/IEC13660对单图像有完整的评价系统，后期的彩数字印刷国际质量标准ISO/IEC19751是13660标准的发展和延续，从10种图像质量属性（1，线条质量、2，文本质量、3，邻接性、4，微观均匀性、5，
复印机印品质量浅析与兼容耗材的应用
邹健
（广州市达远办公设备有限公司
广州
510665）
摘要：本文根据静电成像系统-数码多功能复印机的印品质量评价标准，以墨粉为主线阐述复印机用户使用兼容耗材常见的问题点，讨论兼容耗材厂家在产品开发、检测上需要把握的要素。关键词：静电成像；兼容耗材；多功能复印机；数码复印机；显影系统；墨粉；载体；定影中图分类号:TS951.47;TP334.8;TP304文献标识码:B 文章编号:7596
A Brief Analysis on the Print Quality of the Copier and Application
of Compatible Consumables
ZOU Jian
（Guangzhou Municipal Dayuan Office Equipment Co.，Ltd.
Guangzhou
510665）
Abstract ：A lot of common key points in application of compatible consumables by copier customers are described with
toner as a main line and based on the evaluation criterion of print quality of electrostatic imaging system-multifunctional digital copiers.Factors to be grasped necessarily in development and test of products by manufacturers of compatible consumables are also discussed.Keywords ：Electrostatic imaging process，xerographic process；Compatible consumables；Multifunctional copier；
Digital copier；Developing system；Toner；Carrier，developer；Fixing
表1
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办公自动化杂志宏观均匀性、6，有效分辨率、7，有效阶调等级、8，彩表现、9，
套印域、10，光泽度均匀性）中归纳为八个子标准（注1）。
该标准适合于单灰度图像和全彩图像。其基本图像质量属性引用说明如下：
1.线条质量
指分布在图像各处的线条整体质量。例如有效分辨率
低导致的线条边缘锯齿，因墨水扩散
（相互渗透）引起的线条模糊或边缘粗糙，系统控制不良造成的墨粉喷溅或套印精度低而打印成密度不合理的线条，由于严重的线宽量化问题引起的相邻线条无法分辨等。
2.文本质量
与线条质量类似，文本质量属性指文本的整体质量，
往往与衬线字符复制和线条（即字符笔划）
的定位精度有关3.邻接性
这种图像质量是指两种油墨颜
（包括纸张的白）之间边缘关联的任何缺陷，包括拖尾、颜相互渗透和边缘增强等。
4.微观均匀性和宏观均匀性
这两种图像质量涉及区域的非均匀性。
两者相比，微观均匀性限制于小面积区域的可察觉问题，通常定义为直径
6mm 的“光圈”；与微观均匀性相对应，
打猎机宏观均匀性总是涉及大面积均匀区域的可察觉程度。
5.有效分辨率
往往与印刷图像的锐化程度有关，反映设备区分精致细节的能力，特别是在低对比度区域能否区分细节；物理概念上的有效分辨率通常与数字印刷机或打印机引擎的分辨率和寻址能力有关。
6.有效阶调等级
对静电照相数字印刷、磁成像数字印刷、
离子成像数字印刷和直接成像数字印刷等以墨粉为信息转移载体的技术而言，有效阶调等级与有效墨粉等级等价。指单一颜墨粉转移到承印材料的质量，包括不形成等高线膺像以及在很低和很高密度等级下区分密度水平或层次的能力。
7.彩表现
该图像质量属性与彩管理如何应用于数字印刷有关，包括域映射和多套印的平滑程度，衡量复制系统能否忠实地再现原稿彩。
8.套印域
基于青、品红、黄、黑四种套印的特定输出设备可以复制或表现的颜范围。
9.光泽度均匀性
指图像反射光的光泽或镜面高光成分的均匀性，包括微观光泽度内的光泽度波动，或未印刷纸张与各种密度等级图像区域间的光泽度差异。
数码复印机/打印机、多功能一体机输出的图像包括
文本、图形和图像分块内容。使用者评价图像质量时，
可能会注意到最明显的缺陷包括：细节缺乏清晰度、在均匀填充或应该平滑渐变的区域岀现噪声、髙光和暗调区域信息丢失、彩表示不准确等，这些重要的质量特征或缺陷构成定义锐化程度、颗粒度、阶调范围和彩表现等图像质量属性，以上四种属性是影响图像质量的系统性因素。
三、良好的定影性能，是品牌耗材厂家最关注
的指标
作为兼容墨粉的生产厂家，在中国市场比较著名的有日本巴川（Tomoegawa）、阪田（Sakata）、三菱化学（Mitsubishi Chem）、三笠（Mikasa）、台湾永光全通（TTi）、国内的鼎龙化学、中船汉光等等，他们都有自己成熟的静电墨粉生产工艺，包括物理粉碎法以及球形化工艺、化学聚合法以及核
壳结构工艺，虽然不能得到原厂相同型号的原料树脂，但是选择性能接近的树脂，或者通过混合树脂（高分子量和
低分子量的树脂按一定比例混合使用）的办法，到理想的配比工艺模型，可以做出适用于原厂机器定影温度的兼容墨粉。
1.低温定影的要求
降低定影温度能带来许多好处，
节能环保、缩短机器预热及休眠唤醒时间、有利定影组件成本及寿命等等。
适应越来越低的定影温度，要求兼容墨粉的树脂分子量越来越低，随之产生的问题是玻璃化温度Tg （注2）也越来越低，不利于墨粉的灌装、储存及运输，略为高温的环境容易导致墨粉结块而报废。对此，聚酯树脂相比“苯-丙”树脂（苯乙烯丙烯酸酯共聚树脂）具有较高的玻璃化温度和较
低的软化点（注3），聚酯树脂适应这种环境条件更有优势。核壳结构（也叫微胶囊、微密封）
的墨粉也能有效地应对这种情况，在低熔点的核的外表面，通过化学聚合工艺
生成熔点高的薄壳（如图1），目的昰可以分别从核和壳上得到一些颗粒的特性。从壳上得到的特性昰机械强度和热稳定性，以防止墨粉在灌装、运输、储存或使用时的磨损和结块，壳也在很大程度上控制了墨粉的摩擦特性，粉末的
流动性。从核上得到的特性有熔化和固定特性。它是由构成核的材料的熔化流变学特性决定的，控制核材料的成分和分子量能满足低温定影的要求。
2.定影牢固度的要求
最常见的定影组件配置是双辊定影，施加热量和压力
使墨粉软化，而后附着在纸张上。定影温度和停留时间、定影辊材料的弹性决定了定影能力，也影响图像的光泽度和均匀度，而这两者对于彩印刷应用而言都至关重要。
复印机使用了十几万页以后，
随着定影加热器件（定影灯—包括单灯管、双灯管、三灯管、发热陶瓷片、IH 加热元信号采集
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件）的老化，以及定影热辊（定影膜）表面涂层的磨损，赋予墨粉及纸张的瞬时热量有所衰减，热量的不足容易引起墨粉熔融过程的“熄火”现象，导致定影牢固度不足，此时要求墨粉能在较宽的定影温度区域（熔化窗）与纸张完成有效黏合。
3.防止黏附的要求
定影系统防止墨粉黏附在定影辊表面的特性被称为“释放”。事实上，“完全释放”是很重要的，因为任何黏附在定影辊（膜）上的墨粉都会印到随后打印的纸张上，导致印出文件出现重影的现象。尽管定影辊表面一般都带有先进的耐高温防黏附材料涂层（如有机硅或氟化聚合物），但还是很难做到“完全释放”。定影辊通常具有介质释放管理系
统（RAM 系统），在定影辊表面使用释放介质如硅油，来减少墨粉附着。在低端系统里，RAM 系统可以是一个简单的油浸轴芯；而在生产级打印机中，这个系统有可能是非常
复杂昂贵的设备，可以按均匀恒定的速率释放出硅油。墨粉树脂的黏附特性是决定定影性能的关键，低分子量树脂更容易软化，这样需要的定影温度可以更低，功耗也更低。但是这种树脂也更容易以液态形式沾湿定影辊，导致释放受阻。核壳结构的墨粉能很好地应对这种情况，
内核里蜡成分既能提高光泽度，也能有效地释放介质，减轻黏连程度。
对于墨粉能否定影良好，是兼容墨粉需要考虑的因素，我们认为定影性能是评价兼容墨粉的首要指标，墨粉熔点过高导致定影牢固度不达标、定影熔点过低导致粘连定影器系统部件、严重拖尾、鬼影等定影性能不合格将被一票否决。
四、稳定的带电性能，是兼容耗材品质的关键因素
1.化学聚合法墨粉相比物理粉碎法墨粉更有优势
采用化学聚合法制造的墨粉，具有粒径小而且粒度分布窄、接近球形而且均匀性高，
有极好的流动性、带电均匀性（电荷分布窄）、显影性和高转印率，多次聚合能实现核壳结构，带来优异的玻璃化温度和抗黏辊释放性，这些性能明显优于传统物理粉碎法墨粉。
组成图像的墨粉平均粒度越小，
电荷越均匀，墨粉层就越薄，这意味着墨粉消耗量及每粒墨粉可移动的空间就小；高透光性的彩墨粉精确叠加显影，这对于打印彩图像尤为重要。
2.感光鼓特性衰减的影响
从比较典型的反向显影静电成像原理
（写黑系统）可以得知，墨粉带电性越低，会导致墨粉显影、
转印时墨粉的转移量越多，容易造成印品凹凸感明显，
不但耗粉量过高（页产量低）甚至出现底灰，墨粉经过与载体的摩擦起电，
或者单组分显影时墨粉由显影刮刀产生的带电，能达到与原厂墨粉接近的带电量，是保证输出合格印品的必要条件。
图2反向显影系统电压
随着机器的印量增加，静电成像的核心部件-感光鼓
（目前多为OPC 鼓和非晶硅鼓）的性能也逐渐衰减，
表现在充电电位越来越低，残余电位越来越高，如图3，显影电压
不足会导致图像密度衰减并有产生底灰的趋势。
图3时间印量增加时的系统电压变化
对于这种元器件的固有特性，机器设定了相应的补偿
参数，例如通过监测印数的增加量，
逐步增加充电电压、逐步改变显影偏压、逐步增加补粉量等等，以维持图像密度及防止产生底灰，直到到达机器设定的寿命时提示用户更
换“成像组件”—包括感光鼓组件
（关键部件有：鼓芯、清洁刮板、计数芯片等）和显影组件
（关键部件有：显影剂、计数芯片等）。如果此时客户按照提示及时更换了以上组件或者关键部件并且按要求完成初始设置后，机器各调整过的充电电压、显影偏压、补粉参数会立即复原并重新开始下一个寿命周期的计数；可是部分用户在机器提示更换组件后并不换新，选择强制复位清零，这时机器复原后的各参数并不能使超期使用的旧组件得到有效补偿，导致印品品图1典型的核壳结构墨粉颗粒
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质下降而超出标准要求，如果此时把原因归咎于使用了兼
容墨粉，这是存在争议的。
3.载体性能下降的影响
以最为典型的双组分显影系统为例，显影仓内墨粉与载体混合搅拌，摩擦带电到设定的电荷水平，带电量由电荷与质量（Q/M）或者电荷与直径（Q/D）的比例决定。
由于墨粉不断从显影辊吸引到感光体上形成图像，所以必须持续加入新墨粉来保持显影仓内墨粉的浓度。新添加的墨粉不带电，必须快速充电到与原先已有墨粉相当的带电水平。不带电或充电不足的墨粉颗粒容易形成底灰，墨粉充电到同等水平的速度过慢，也导致图像质量降低。墨粉在显影仓内与载体反复搅拌摩擦，导致部分墨粉和载体互相嵌入彼此的表面，逐渐形成了墨粉对载体发生包覆的现象（这个过程非常缓慢，正常能超出载体的标准寿命），加上载体颗粒外表面的树脂包膜慢慢被磨损，
最终墨粉的充电水平和分布降低到不可接受的程度，这时候就需要更换显影仓里的所有载体了。许多新型号的复印机其显影系统采用了“涓流式”技术（Trickle system），显影仓设计成U 形，墨粉筒里添加了一定比例的载体，
在向U 型显影仓补充墨粉时也恒定地补充全新的载体，使用过一段时间的旧载体随之从U 型显影仓的另一头被排出，新旧载体的替换有效地解决了由于载体劣
化造成的印品质量下降问题。
4.墨粉消耗量
墨粉颗粒小而且分布集中（均匀）
、带电性接近原装而且一致性好，能精确地控制显影和转印的墨粉量，高转印
率意味着墨粉消耗量低、
废粉少。打印高覆盖率的文稿消耗墨粉自然就多，为了客观准确地评价墨粉消耗量，行业标准统一以5%覆盖率的A4幅面测试版进行测试，通常以打印1页所消耗的墨粉重量：
g/P，或者100g 墨粉能打印的总页数：P/100g 来表示。
磁性墨粉消耗量要求在0.06g/P 以内，品质良好的磁性墨粉能做到0.025～0.04g/P；非磁性墨粉能做到0.02～0.035g/P；某些高性能的化学聚合墨粉甚至低到0.01～0.02g/P，采用物理熔融法+球形化工艺制造的墨粉，消耗量要明显高于化学聚合墨粉。
兼容墨粉能否随着机器的补偿调整有效受控，表现在感光鼓、显影剂的寿命周期内输出的印品图像密度能否保持恒定的水平，（低、中、高速参考各自机型设定的标准寿
命印数），连续使用达到甚至略为超出标准寿命期，
输出的图像各项指标能在标准要求的范围以内，可以评价为适用的兼容墨粉。
五、与原厂墨粉的兼容性，
决定了客户是否采用复印机、打印机在装入兼容粉盒后，有时屏幕会提示
“墨粉盒不兼容”信息，这主要发生在粉盒有芯片的场合，复印机访问粉盒芯片的通讯过程检测出非原厂信息，这不在本文的讨论范围之内。
我们测试兼容墨粉时，一定会评价由原厂墨粉过渡到兼容墨粉-称为正向兼容，以及由兼容墨粉过渡到原厂墨
粉-称为反向兼容的整个过渡过程，这是真正意义的兼容性测试。
单组分显影系统里，由于显影仓内余粉量较多
（通常在100g 以上），新补充的墨粉跟余粉混合后经过比例由小变
大的过程，这个过渡过程比较长，两种墨粉带电性的差异、或者两种树脂有粘合的情况，都会产生兼
容性不良的现
象，
表现在印品出现底灰、鬼影、浅、带、粘显影刮刀引起线条等异常画像，严重的情况需要彻底清空显影仓后重新添加一种墨粉才能解决，可以说单组分显影系统对替代型墨粉的兼容性要求更高。双组分显影系统里，通常显影仓内与载体混合的墨粉量并不多，两种墨粉的过渡过程相对较短（带中继粉仓的机型除外），轻微的不兼容可以通过连续打印高覆盖率的
文稿实现快速过渡，极端的情况是载体被墨粉快速包覆而损坏，这种情况由于墨粉生产厂家经过周密的论证和大量的测试一般不会发生，通常原因是灌装厂家擅自跨型号使
用墨粉造成。带中继粉仓（或者叫副粉仓）的机型，可以考虑清除中继粉仓里的余粉，加入等量的新粉，
能加速兼容过渡的过程。如果客户刚开始尝试使用替代型的墨粉，就出现了因为兼容性引起的图像质量问题，又得不到快速有效的处
理，很可能就拒绝使用了，因此能与原装墨粉有良好的兼容性，显得特别重要。六、彩的表现
目前的彩数码复印机，多采用减法一次成像技术（四鼓前后排列形式），减法印刷三元为C （Cyan 品青），M （Magenta 品红），Y （Yellow 黄），另外还有K （Black 黑）。选择打印黑白文稿时只需要黑成像鼓输出图
像，选择打印彩文稿时四成像鼓同时输出图像，
此时复印机会控制用一部分灰来替代C，M，Y 三的合成，灰度替代率越高，粉组合量越少，能有效节约彩墨粉，深原稿能得到更深的效果，并且可以减少重影的发生率。
四图像精准叠加（套），要求C、M、Y 各单墨粉颗粒具有均匀的带电性、高透光性及颜的准确性，才能准确重现原稿的彩。可是印刷行业经常会碰到“偏”的
抱怨，由于相（Hue）、值（Value）、饱和度（Saturation）等因素，而且不同的设备处理相同的块也会有不同的数值，因
此有不同程度的差是正常的，
优质的彩墨粉、加上复印机的准确控制，可以保证差在很小的范围。
彩复印机经过长时间使用，打印了一定的张数以后，由于静电成像器件的衰减，图像质量也会相应下降，此时
需要做对位校正、彩校正、渐变校正，校正以后的图像通常能明显改善。当然，超出器件的使用寿命后尽管做了校正也难以达到满意的效果，那就应该果断换新并且完成初始化设定。
七、结语
特别要注意的是，测试时绝不能使用再生载体，再生载体虽然号称“原装”，但有机会掺杂了报废载体或其它型号的载体，载体里添加的墨粉也状态不明，很可能干扰了测
试和判断。
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(上接第61页)
另外，大多数兼容墨粉由于颗粒形状不好、中心粒径
5v转12v
（D50）偏大，粒径分布过宽，松状密度低，
会带来以下的影响：原装粉筒标称的净含量无法灌装够、粉筒胶件内部扭
力过高造成搅拌不动，出粉受阻、
这时，品牌耗材厂家需要考虑适当减少灌粉量、选用优质的粉盒胶件
（搅拌转动好、余粉残留少）以应对兼容墨粉扭力偏高的缺陷，确保机器能正常补粉。
综上所述，原厂以外的兼容墨粉生产厂家，
是有能力做出替代型的墨粉，只是某些厂家的某些系列品种其完成度
高（接近原装），作为品牌耗材厂家选择使用时，
首先需要了解兼容墨粉的材质、颗粒形状、
结构、生产工艺等信息，然后进行严谨的测试，从印品图像、
兼容过渡、消耗率及机器补粉控制、内部污染情况综合判断墨粉的各项性能及表现，择优选定。
注1:
八个子标准：ISO/IEC19751-1：概述、方法和共用标定过程；ISO/IEC19751-2：光泽度与光泽度均匀性；ISO/IEC19751-3：宏观均匀性；ISO/IEC19751-4：微观均匀性；ISO/IEC19751-5：彩表现；ISO/IEC19751-6：文本和线条质量；ISO/IEC19751-7：有效分辨率；ISO/IEC19751-8：相邻区域引起的属性影响。
注2：玻璃化温度是聚合物分子链段开始发生运动
（或被冻结）的温度。在聚合物发生玻璃化转变时，
许多物理性能发生了急剧的变化，因此玻璃化温度是衡量墨粉树脂性能的一项重要指标，对墨粉的抗偏移性能有很大影响。玻
璃化温度高的树脂制得的墨粉抗偏移性能较好：相反，
玻璃化温度低的树脂制得的墨粉抗偏移性能较差。
注3：软化点是聚合物在一定应力的作用上开始粘性流动的温度。软化点的高低直接影响墨粉定影性能的好
环。软化点低的树脂制得的墨粉定影性能较好：
相反，软化点高的树脂制得的墨粉定影性能较差。
触摸按键
参考文献
[1]姚海根、孔玲君编著—《数字印刷》.
[2]姚海根、孔玲君、郑亮、周颖梅编著—《数字印刷质
量检测与评价》.
[3]Edul N.Dalal—《浅析彩碳粉设计原理》.作者简介
邹健（1963年）、男、汉族、广东广州人、
复印机技术总监、工程师、静电成像耗材应用技术、
广州市达远办公设备有限公司。作者自参加工作30多年来，一直从事静电复印
和打印耗材（硒鼓、墨粉）的生产、
研发和品质管理工作，具有较全面的专业知识和实踐能力，曾多次去日本理光公司
学习、进修，并获得广州市科技进步二等奖，
对兼容耗材的性能与应用有较深刻的认识。
处理的数值范围）时一定不会出现问题。因此，进行小数的计算时可以暂时使用整数，然后再把计算结果用小数表示出来即可。例如，文章开头讲过后的将0.1相加10000次这一计算，就可以为将0.1扩大10倍后再将1相加10000次
的计算，最后把结果除以10就可以了（图8和图9）。
图8调整为整数处理
除此之外，BCD （Binary Coded Decimal ）也是一种使用二进制表示十进制的方法。简单来讲，BCD 码就是用4位来表示
0~9的1位数字的处理方法，这里不再做详细说明。
在涉及财务计算等不允许出现误差的情况下，
一定要将小数转换成整数或者采用BCD 码方法，以确保最终得到准确的数值。参考文献
[1]田凌.探究计算机中数据表示[J].中国信息技术教育.2019.4.
[2]赵泽添.浅谈计算机信息的二进制编码[J].科教导刊（电子版）2016.11.
[3]李永永.浅谈计算机的字符编码[J].电子乐园.2018.4.[4]刘娜.浅谈计算机中的字符编码[J].科技创新与应用.2017.1.
作者简介
张纯，1989年6月出生，男。主要研究方向：
边坡滑模施工
计算机教育。利路防水接头
徐晓海，1976年1月出生，男。主要研究方向：
计算机原理与计算机应用。
图9运行结果
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