复印机显影种类概述
一、复印机显影分类
将感光鼓的静电潜象转化为可视碳粉图象的过程叫“显影”。而显影器的作用是使碳粉粒子带电，并将带电碳粉输送到显影区，被静电潜象吸附。
因碳粉的性质不同，而产生了不同的显影方式：
双组份：磁刷显影，磁性“跳步”显影
单组份：接触式显影
非磁性：非接触式“跳步”显影
下面我们将依照发展先后逐一地对这些显影方式进行描述。
早期的复印机中，显影器做为一个单独的组件，为了更换载体，添加碳粉，在整机中极易“取放”Remove ,甚至连一个固定螺丝都不用，因此我们不说“拆卸”Dismount,通常只用一个做成绿色的扳把锁住。而和显影器相配的是另一个独立的鼓组件，它们只通过一个齿轮相啮合以保持一定的速比。
在HP和Canon激光打印机中，鼓和显影部份做成一体式的，当粉用完后显影部份也随着鼓及空盒被扔掉。但显影部份的主要零件如显影辊、上粉辊、显影刮板却常常是完好无损的,如果随着碳粉用完而丢弃实在是浪费。
因此在Brother、 Epson 系列激光打印机中,多做成鼓和显影器 (又叫粉组件)分体式的，一个鼓组件可以使用好几个粉组件。
但是鼓/粉一体或鼓/粉分离也不完全取决于主机厂的好恶，其中很重要的原因还来源于有没有废粉。 Hp和Canon公司使用的是单组份磁性粉，必然要产生15%左右的废粉。必须在鼓粉盒中，辟有一块能容纳废粉的回收仓。你若不停地加粉，废粉仓就爆满了。而Brother 、Epson、 Panasonic公司多采用单组件份非磁性粉,其转印率极高, 几乎不产生废粉，这时不仅可以做成鼓/粉分体式，甚至把碳粉也单置出来，只保持一个鼓和显影器的空盒，这就更物尽其用了。
二、双组份磁刷显影：
这是复印机中使用最多的显影方式。在显影器中有一定数量的铁粉载体在循环工作着，碳粉和载体必须保持一定的比例(9%-11%)，才能得到很好的印件。碳粉过多会出现不带电的游离粉，而造成印件底灰。碳粉过少除了印件色浅，还会造成载体很快地磨损。因此如何控制显影器中碳粉的浓度是重要课题。
新加入的碳粉通过螺旋搅拌器使之与载体充分的混合、摩擦带电，然后被显影磁辊吸附形成一个“毛刷”。磁辊的半个圆柱面在显影器内，另一半在显影器外和感光鼓相接触。在磁辊旋“出”显影器时，参差不齐的毛刷被理穗刮刀，修“剪”成长短一致的显影磁穗，它们和感光鼓母线相切时，磁穗中部份带电的碳粉就被感光鼓上的静电潜象夺走，生成可见的碳粉图象，而磁辊上的载体原封不动，只是所剩碳粉不多了，它在旋“回”显影器时在副磁极部位被刮刀刮回显影箱重新与碳粉混合。在显影过程中载体并不消耗。
在磁刷显影中，磁辊Magnetic Developer Roller是核心。磁辊由里面的磁芯 Mag Roller Magnet和外面的套筒Sleeve组成。磁芯是一个圆柱状永磁铁，沿母线纵长方向上间隔地分布着一条条极性相反的磁条，通常为4-5条，其中有一条尺寸较大，磁性最强叫“主磁极”，而其余的磁性较弱叫“副磁极”。套筒是用非铁磁性材料铝、铜、不锈钢等做成的薄壁管。磁芯两端各用一个塑料轴套支持着，使之与套筒保持同心并绝缘。磁芯一端(或两端)圆柱面上有扁，因载面形状而叫“D”端，就是利用它使磁芯固定不转，使主磁极正对着被显影的感光鼓上相切的母线。而套筒一端也有扁，被齿轮带动旋转。磁辊的套筒旋转时在磁芯副磁极1的位置吸上载体，2的位置被修剪磁穗；在主磁极3的位置进行显影，然后在付磁极4的位置被刮去显影后的载体。
由于载体有自重，磁辊与感光鼓母线相切处位置上下不能超出水平线± 30°，更不能倾斜。
为了使感光鼓的静电潜象充分显影，磁辊的线速度要比感光鼓高2~3倍。磁辊的旋向可以和感光鼓“同向”，这时要求磁辊速度必须更高；也可以“反向”，但反向容易造成印件图形有“拖尾”。
为了保证载体和碳粉的比例，有人工手动补粉：操作者发现印件过深或过浅时，关闭或打开加粉器。这种方式主观臆断性很强，常造成错判，因为印件过深或过浅，不完全是粉多或粉少，而且即使判断正确也是滞后(如Xerox 1027) ；有自动定影补粉：这个定量也是操作者选定的,它只适合于原稿稳定的复印工作，(如 RICOH FT4085) ；有自动检测按需补粉：开始是在显影器置一个碳粉浓度传感器,当测得载体过黑时就停止补粉,(如Toshiba 5511)。但碳粉载体过黑不一定印件过深， 于是就改为检测感光鼓上的碳粉图象, 每隔10张在感光鼓上印一个10x10mm²的墨块,用光电管抽查其黑度,再决定补粉(如 RICOH FT4495).
这样一来显影器的结构越来越大\越来越复杂，在小型化\彩色化时受到了限制。
双组粉的碳粉转印率不是很高，总有10~20%的废粉被鼓的清洁刮板刮掉，这些废粉有时进入预置的废粉盒中倒掉。有时排入直径粗大的感光鼓空腔中，当感光鼓用够印张废粉也快装满时一起扔掉(如Canon NP3050)。也有的再返回显影器中掺在新粉中循环使用。磁穗的长短与载体的大小和形状有关,粗大的片状载体形成很长磁穗，早先用于工程图纸复印机中。磁穗与感光鼓有一定的压缩量，太小则显影不充分。太大也会使图象变浅，甚至造成载体挤伤感光鼓。带碳粉多的载体会失去碳粉而使感光鼓显影，但带碳粉不足的载体在感光鼓被消电后又能带走感光鼓表面的残粉，起清扫作用。早期的Sharp 741 复印机就是利用显影辊兼清洁辊作用的,该机的感光版正好是一个印件的展开长度,**个循环是“充电-曝光-显影”，第二个循环则是“消电-清扫” ,其结构简化了, 废粉没有了,但却牺牲了速度。 就是利用这一原理, 现在一些打印机利用显影辊回收感光鼓上余粉重复使用。
由于感光鼓的涂层是半导体光导材料做的，半导体是用载流子和空穴导电的，充电时表面电位升高，曝光后亮区的电位并不能降到零，因部分载流子掉入陷阱中总有残余电位。而且随着使用次数增多残余电位越来越高而“疲劳”。这个残余电位也会吸碳粉，而造成“底灰”。为了消除底灰，最简单的方式是给显影磁辊一个相同电位-“偏压”。这样就不会使静电潜象上的残余电位显影而出现底灰了，所以显影器应该对地绝缘。
另外，半导体中的载流子在温度作用下也会迁移，充电后的感光鼓在暗态下电压也会降低，这叫“暗衰减”、“暗衰”。所以充电后的感光鼓必须尽快曝光，曝光后的静电潜象必须马上显影，否则电荷就跑掉了，图象就不清晰了。鼓/粉一体式的暗盒恰恰很好地解决了这个问题。
三、单组份磁性显影：
双组粉磁刷显影中，磁辊承担着装卸载体的功能，其尺寸就不能做得很小，而且套简表面沿母线方向还开了很多平行的沟槽，便于携带载体。但是在单组粉磁性显影中，由于载体和碳粉熔炼在一起，在显影器中就是“有”“无”问题，而不存在“多”“少”问题，磁性碳粉一次性加够，在工作中能被磁辊吸上就行，这就取消了双组份显影器中的载体仓、碳粉浓度检测传感器、加粉机构，而只保留一个检测有无粉的压电传感器即可，显影器的结构大大简化。此时的显影磁辊用塑磁注塑成整体式，经过充磁分成多极, 直径可以做得很小。套筒表面喷砂，涂上石墨涂料或氧气处理后,在显影刮刀(Dceter Blade Mag) 的挤压下, 使碳粉带电并被刮刀刮成很薄的一层约0.1mm。显影磁辊借助两端的间隙轮(Mag Roller Bearing)与感光鼓保持0.30mm的距离。磁辊与感光鼓之间除了直流偏压，还有交流电压(约400~1000HZ，1000~1300V), 使碳粉能跳过间隙而到鼓的静电潜象上去，因此又叫“跳步显影”(Jump)。显影辊与感光鼓在切点上的旋向相同、线速度相同，由于这一特点,显影辊的阻力很小,传动起来很轻便, 碳粉可以在感光鼓的很宽的角度区域进行显影,不受位置限制。因此Canon公司这一专利被HP公司成功地用于激光打印机中,成为激光打印机的典范。
四、单组份非磁性显影：
由于单组份磁性碳粉含有黑褐色的铁粉, 不能用于彩色复印机中, 除了用双组份显影外, 还有一种单组份非磁性粉, 也可以解决。这种方式普通用于Samsumg 、Brother.、Lexmark 、Epson等打印机中。现在我们分析一下, 这种碳粉、这种显影方式是如何解决碳粉的起电和碳粉的迁移的。
在samsumg、 Brother、 Lexmark、 Epson系列打印机中, 通常有一个较大的粉仓用搅拌器把粉连续不断地输送给供粉辊(Supply Roller)，上粉辊多用有一定阻值的软质材料做成，有毛刷状的，有泡沫海绵辊的，唯独Epson有铝管的。当给辊轴施以 - 500V电压时就能使碳粉感生出负电性。显影辊多为金属芯胶辊，有很大的体电阻，当给显影辊施以–300V电压时，供粉辊上的带电碳粉就会转移到相对电位高的显影辊上来。而感光鼓在充电辊-1400V高压作用下能得到- 800V的表面电压，曝光后图形部分电位降至–50V(这是残余电位)，而非图形部分(白区)仍保持–800V电位，显影辊上约– 300V的碳粉被–800V排斥，却能被- 50V吸引而显象。在Epson 5700/5900/6100/6200中显影辊是在发泡海棉辊外又加上一个耐磨的聚胺脂缘绝套，根据电容器的原理，此时对显影辊轴施加的是正电位，而在显影套上却能感生出大小相同的极性相反的负电位，也达到吸引负碳粉的效果。聚胺脂显影套耐磨性好，即使破裂只需换个，显影辊仍可使用，这比换整个显影辊要环保得多。
在单组份磁性显影中Canon系列复印机使用刚性很好的金属刮刀，HP系列打印机使用粘贴在钢板上塑胶片，把磁辊上的碳粉刮薄并使之带电。而在单组份非磁性显影器中则使用均匀刮板把显影辊上的碳粉层“刮得”很薄很薄。它是一个由不锈钢或铍青铜箔带做的弹性金属刮片，与显影辊保持极小的间隙。金属刮板也施以一个交变电压，它在不断地振荡中，使碳粉激活并“刮”成均匀的一层。
显影后的显影辊上相对于印件空白区的地方，还剩下没被静电潜象吸引过去的带电碳粉，它们在显辊转“回”显影器时，被显影辊下方的导电片(Epson 5700)、消电毛辊( Brorher TN 430 )消去电荷, 失去与显影辊的吸附力,回到粉仓, 重新被上粉辊充电后, 进入下一次循环导电片或消电毛辊带交流电压。
对Brether 、Ienovo, 这一类用正半导体OPC鼓的打印机中，碳粉也相应采用正极性的，对供粉辊、显影辊、充电的极性也都是正的，但材质和负极性的无任何区别。只是由于正极性使用电晕充电效果更好，所以现在Brether、 Ienovo 打印机中仍保持电极丝充电，尽管会产生一些臭氧。
单组份非磁性显影中，碳粉的带、迁移全靠碳粉自身的流动性，带电稳定性，因此对碳粉的粒度分布(3~5微米)、流动性(球形化)、带电均匀性及起电速率、稳定性都比单组份磁性显影方式高的多，才能保证其高的转印率。碳粉循环使用及几乎无废粉，使得感光鼓不用清洁刮板(有的仅仅是导电的清洁毛刷)，鼓组件没有废粉仓，结构大大简化。这就节约了碳粉，但碳粉的价格也比较高。化学聚合法是最理想的单组份非磁性粉，生产方式。尤其是彩色显影，它的微观显影均匀性使其具有高的图象密度，半色调再现，显影粉层薄，透明度好等无可比以的优越性。
五、单组份非磁性粉的接触式显影：
在用单组份非磁性显影中，有一些显影辊是铝辊，从外观上看和磁辊没有两样，但从彩粉薄膜上看，彩粉不可能被磁辊吸引，用铁器一试，果然是非磁性的。金属硬辊显影多用于精度要求高，显影效果要求更苛刻的彩色激光打印机中。聚合材料做的软质显影辊主要是模压成型并经精车磨削而成，但在整个园周方向总有两处分模逢，使得材质的密度不能非常均匀，造成显影时的周期性波动。而金属显影辊绝无此弊端。但硬显影辊不可以和感光鼓或光导带接触，象单组份磁性跳步显影那样，它依靠两端的对位辊与感光鼓保持一个很小的距离，显影辊和感光鼓不但有直流偏压，还有交流电压使碳粉能跳过。
讲到这里似乎单组份非磁性显影是显影方式的顶峰了，双组份显影走入穷途末路了，载体厂该关门了。否!随着复印机速度的越来越高，印张越来越多，彩色复印机的品质越来越逼真，在“山重水复疑无路”中，双组份显影“柳暗花明又一村”了!
前面讲过双组份显影靠的是以“量”取胜；大量的载体使碳粉带电，快速旋转的磁辊带动磁穗使感光鼓显影。一部份载体和碳粉“放空”。在宏观的起电过程中，总有那么一部份载体和碳粉在“滥竽充数”。这是机械法制粉不可避免的。但到了单组份非磁性显影时，起电显影进入了微观状态，几乎每一粒碳粉都要带电，甚至都要带同样的电量，都要达到感光鼓的静电潜象上。这就要求显影辊上处处带粉，薄薄的一层粉膜中，不能有一粒碳粉不工作，这只有化学粉才有可能做到。现在的双组份显影中，用微粒载体进行摩擦起电，用不断“吐故纳新”载体的方式，始终保持载体的“朝气蓬勃”。因此高速网络激光打印机、高挡彩色激光打印机也都采用双组份显影。
