墨粉带电量测量方法与测量设备探究

陈俊卿

摘要：墨粉带电量是衡量墨粉性能的重要参数，在生产和检测过程中，都要对其进行定量的测量。虽然测量原理基本相同，但由于测量方法不同，测量结果也不尽相同。哪种测量结果才是最接近真值的测量结果，是业界一直在探索和研究的课题。本文将介绍两种常用的测量方法及其设备，通过对工作原理、测量方法、设备结构等多方位的探讨与分析，找出问题，发现不足，寻求突破和创新。

关键词：墨粉；载体；带电量；分离仓；带电量测试仪

1.综述

墨粉带电量测试仪：测量墨粉带电性能的专用仪器设备，用于墨粉质量检测以及墨粉生产过程中品质监控。

墨粉：复印机、打印机等办公设备的显影用的消耗材料。墨粉与载体共同构成显影剂。

办公设备：复印机、打印机、多功能一体机的统称。

1.1. 墨粉带电量测量原理

墨粉与载体摩擦时，各自产生量值相等、极性相反的电荷，在混合状态时由于静电力的作用，混合体处于静电饱和状态，显示电量为零。当外力把墨粉与载体强制分离，静电平衡即被打破，墨粉与载体均处于等量带电状态，只是所带电荷极性相反。墨粉带电量测试仪就是基于这个原理设计的。

1.2. 墨粉带电量测量方法

将墨粉与载体按照规定比例混合，经过一定时间的搅拌摩擦，静置备用。取出一定量的混合物放入分离仓，分离仓由导电良好的金属材料制成，底部是筛网结构。筛网的孔径大于载体的粒径。当一定压力的气流进入分离仓，墨粉由于粒径较小，会随着气流离开，而载体粒径较大，留在分离仓内。二者分离后载体所带的静电电荷被与分离仓连接的测量系统测得。墨粉与载体所带电荷量相等，所以测得载体的电量即墨粉的带电量。

墨粉带电量测量方法又依据分离气流的来源不同分为两种，即吹气法和吸气法。

1.2.1 吹气测量法

吹气法采用吹气方式分离墨粉与载体，其工作方式是在分离仓的入口加高压氮气，利用高压气流把墨粉吹离分离仓，留下载体，从而实现测量的一种方法。

1.2.2 吸气测量法

吸气法采用吸气方式分离墨粉与载体，其工作方式是在分离仓的出口接入吸尘器，利用吸尘器带来的负压效应将墨粉从分离仓中吸出，留下载体，从而实现测量的一种方法。

1.3 测量设备

墨粉带电量测试仪因墨粉与载体的分离方式不同，测量方法有别，因此，测量设备也分为两大类产品，即吹气法带电量测试仪和吸气法带电量测试仪。吹气法的代表产品有SXD-B显影剂带电量测试仪。吸气法带电量测试仪的代表产品是SFD-X数字式粉体带电量测试仪。下面分别简要介绍两类测量设备的结构和操作流程。

1.3.1 吹气法带电量测试仪结构与操作流程

1）吹气法测试仪结构

SXD-B显影剂带电量测试仪由高压氮气气瓶（见图1）和主机两个部分组成。主机结构由机壳、分离组件、控制系统等组成。高压氮气气瓶属于外购部件，有专业的供应商，使用时直接采购即可。其结构示意图见图3。

1.压力表 2.时间调节旋钮 3.压力调节旋钮 4.气阀启动按钮 5.气阀工作指示灯 6.气阀停止按钮 7.调零复位按钮 8.调零按钮 9.电源开关 10.测量量程选择 11.数字显示屏 1 2.吹气导管 13.分离筒 14.保险管座 15.电源插座 16.气源接口 17.通风口

图3 SXD-B显影剂带电量测试仪结构示意图（吹气法）

2）吹气法测试仪操作流程

第一步：放入样品；第二步：清零，必要时调零；第三步：开始测量，按下启动键启动气阀，同时手动调节压力，观察压力表变化，观察启动状态指示灯；第四步：计时器按照设定时间自动停止，测量完成；第五步：及时读取和手动记录显示数据，手动计算，完成一次样品测试。

1.3.2 吸气法带电量测试仪结构与操作流程

1）吸气法测试仪结构

SFD-X数字式粉体带电量测试仪由主机和吸尘器两个部分组成。主机结构由机壳、分离组件、控制系统等组成。

第一步：放入样品；第二步：清零；第三步：开始测量。按下启动键，测量会按照设定的程序自动进行自动停止，测量数据会自动记录在显示屏上。多次测量时显示屏会自动计算出平均值、标准偏差，统计出最大值、最小值。

2.分析与探讨

2.1 原理探讨

墨粉带电量测量方法是模拟墨粉在复印机显影器中的实际工作状态而设计的，所不同的在于墨粉与载体的分离方式。工作状态下，墨粉与载体在墨粉仓内摩擦各自带上静电，墨粉受感光鼓静电潜像的吸引离开载体脱离墨粉仓，显影到感光鼓表面。试验状态下，墨粉与载体在搅拌器中混合摩擦各自带上静电，在测量设备的分离仓中，墨粉被外来气流带走，载体带着与其相当的电荷，呈现与其相反的电性，留在分离仓内。测量设备通过与分离仓相连的测量系统获得载体的电量，将其等同为墨粉的电量，且电性相反。

墨粉带电量的测量原理非常接近墨粉的实际工作状态，无论吹气法还是吸气法都以此为基础来设计。

2.2 测量方法分析

在综述第二部分对吹气测量法和吸气测量法都做了介绍，二者在原理上是一致的，区别在于分离气流的方向和来源。

2.3 测量设备结构与操作流程分析

在综述的第三部分，介绍了两种测量设备的结构和工作流程。从结构和操作流程中可以看出，吹气法结构相对复杂，操作相对繁琐，吸气法的结构相对简约，操作相对简单。

吹气法测试仪设计于上世纪的八九十年代，当时机械设计更多地以实现功能为主，另外模块化和自动化设计还没有普及，实现功能是首要选择。吹气法在长达三十年的时间里为国内墨粉生产提供了很好支持。

吸气法测试仪设计于2015年代，设计尽量规避吹气法存在的操作繁琐等缺点，充分利用单片机编程功能，把显示、记录、计算、统计分析融于一屏。减轻了劳动强度，提高了劳动效率。设计引入工业设计理念，不仅充分考虑每一个部件的功能，还考虑其美观性，整机的设计感非常强。SFD-X数字式粉体带电量测试仪既是设计者的匠心也是时代的必然。

在结构上吹气法和吸气法共同的缺点是需要配套设备，吹气法需要高压气瓶，吸气法离不开吸尘器。

2.4 测量结果分析

取同一样品，分别用吹气法和吸气法在相同条件下进行测量。测量结果的绝对值非常接近，所不同的是数据的重复性存在一定差异，吸气法的测量重复性明显优于吹气法。

原因分析：

1）吹气法测试仪的操作步骤较多，人员操作带来的随机误差项较多。

2）吹气法测试仪气流从上部进入分离仓，高压气流直接冲击，墨粉与载体的混合物会飞溅到分离仓内壁顶部，造成分离不彻底，影响测量结果。

2.5 综合分析

从上面的分析中我们看出无论吹气法还是吸气法测试仪，都有各自的设计理念和各自的优缺点。吹气法操作复杂，吸气法设计简约，吹气法需要高压气瓶但测试中没有噪声干扰，吸气法虽然重复性好，操作简单，但工作时吸尘器的噪声也是很大的污染。如何融合各自的优点规避更多的缺点是值得继续研究的一项课题。

3.创新与发展研究

综上所述，无论是吹气法测试仪还是吸气法测试仪都是基于同一个原理设计的，二者之间有相当多的共通之处，如测量系统、分离仓下部结构等。

相信未来新一代的带电量测试仪，一定融合二者的优点规避更多的设计缺陷，让吹氣法吸气法融于一机，接上气瓶可实现吹气法测量，换上吸尘器可转换吸气法测量。

4.结束语

自1959年复印机诞生以来，复印机经历了60年的发展演变，新机型层出不穷，但基本原理始终没有改变。带电量测试仪也会随着各种新技术的发展不断创新，有理由期待更好的测量仪器。

参考文献

[1]专利：《一种数字式粉体带电量测试仪 》 专利号：201721275219.8

（作者单位：天津复印技术有限公司）