感光鼓结构原理

1、感光鼓感光鼓是 激光打印机的核心部件。它是一个光敏 器件，主要用光导材料制成。它 的基本工作原 理就是 " 光电转换 "的过程。它在激 光打印机中作为消耗材料使用 ，而且 它的价格也较 为昂贵。 光敏半导体有半导体 的共性，如受热激发，掺杂后 改变电导 率等。此外， 它还具有其 他半导体不具有的 "光导电 "特性 。 光敏半导体受光照射后 ， 它的电导率可 以上升几个数量级。从能带上讲 ，它的价带中 的电子吸收了 光的能量 后，跃入导带 ，产生电子 -空穴对。这种 由光照产生的电子 -空穴对 ， 称为 " 光生载 流 子 "。光敏半导

2、体内产生的 " 光生载流子 "增多，它的电导率就上升。这种 受光照射后提高的电导率 称为 "本征光电导 率 "。 实际应用 中，光敏半导体材料需经过掺 杂后， 才能制成激光 器使用的半导体材料。所 以除 了有本征光电导率外，还必须 具有光激发杂质能级上 的电子或空穴形成的杂质光电导 质光电导率 "起主要作用。光敏半导 体受光照射后，会不同程度地改 载流 子的迁 移速度与外电场的比值）。标志 密度乘以迁 移率。迁移率上升，电导提高， 和迁移率的值 共同决 定，只是在某种条件下实际应用 的各种光导体对光的敏感程度都 感程 度成正 比。所以光感对光导

3、体的导电性 样的。某一种 光导体，只对某一区域光谱的光 能丧失光感度 。光敏半导 体在与它适用的光波长范围内 范围 内光电 导效果最佳。它还与光的照度有 光电导率就越 高。然而每种光导体的特性各 电导率指标所 需要的照 度是不同的。目前感光 鼓常用的光导材料有硫化镉（ （ opc ）等几 种。制作感光鼓用的光导材料 耐磨性 好。光导体表面要有一定的硬度率 的性质。在有些光敏半导体中， " 杂变物体内的 " 载流 子迁移率 "（迁 移率是 物体的导电能力的 " 电导 "，等于 载流子 电导率由本征光电导率、杂质 光电导率 便以其中的某种因素为主罢

4、了 。不一样。 光导体的电导 率与它对光的敏影响很大。光导体对光的光感 度是不一 的光感度高， 离开了这一区 域，则可，会对光形成一个吸收峰值 。在这个峰值 关系。照度越高，产生的载流 子越多， 异，所以在相同条件下，达到 相同的光CdS ）、硒 - 砷 （Se-As ）。有机光导材料 应具备以下特性： ，要能承受显影转印和清洁过 程 中的机械磨损。如果感光鼓（光导体）被磨 损或划伤，将导致打印质量的 下降或破坏感光 鼓 ，磨损严 重时只有报废。在实际的工作中 ，因磨损、划伤而报废的感光 鼓最多。 现在一种新 型的长寿命的陶瓷感光鼓 （ a-Si ）已经得到了应用， 可打印 30 万张以上 温

5、度稳定性好 。光导体的性能容易受温度的影响，所以，在激光打印机性能中特别强调使用环境要有 合适的温度与湿度，否则会影响打印质量。 光电导 性好。 光电导性是感光鼓的重要指 标，它直接影响到打印质量的好坏 因为感光鼓连续工作 在充电、放电的循环过程中，要求充电时电位上升快，表面饱和电位比应用电位要高；否则 ，初始电位上不去，也将影响打印质量。充电后的感光鼓暗衰减要小，否则保持不往表面电 位， 不能形成必要的电位差潜像。感光鼓曝。因为剩余电位的多少，既影响潜像光后放电要快，即光衰迅速。放电越彻底越好 的反差，又会 带来打印品的”底灰"。反复充电，因而要具有良 耐疲劳。感光鼓 在使用的过程

6、中，打印机要对其进行好的耐疲劳性能，在规定的寿命时间内，打 的光导特性稳 定性 要好，应满足连续使用的激光打印 机使用的感光鼓，一般为三层结 第二层是在圆筒表面上采用真空蒸镀的方法，第三层是在光 导材料的外面再镀一层绝缘材料（绝缘层地释放电荷，在光导 层与铝合金导电层中间，加镀一层超迅速地释放，或使用阳极化来作为 阻挡层。感光鼓表 面的绝缘层，一是为提高耐磨性能，增加使用印质量不能因连续使用而下降。感光鼓要求。构。第一层是铝合金圆筒（导电层），镀上一层光导体材料（光导层CGL）， CTL ）。有的 感光鼓为了更好 导材料（UCL），以使电荷更寿命；二是为光导层提供保护，防止光导体的磨损，保持光

7、导体的光导电层铝 合金筒与激光打印机的地线相连精度非常高的 圆筒，在运转的过程中，能保持电导特性。，使曝光后的电位迅速释放。它是一个匀速运转及保持均匀电荷。感光鼓的结构原理感光鼓的结构分成涂布与基材，基材是由金属构成的，现在都是用铝来当基材基 材部分接地以引导电子能迅速消散掉，涂布层则可概略分成。保护层电性层防反射层防反射層基材（鋁）保护层感光鼓的表面必须与碳粉,布电滚轮（PCR）,显像滚轮（Develop roller）, 刮刀作 直接接触，尤其一支感光鼓寿命要求至少都在列印一万两千张的 5%覆盖率稿件， 因此耐磨耗必须是保护层的第一项特性。而感光鼓在经过布电後又必须将电荷保持到能够列印 ，

8、虽然在未曝光时元件是绝 缘的，但是实际上表面的电荷还是会流失的，这是因为在表面上的热会使的电荷 的动能增加让移动变的容易，增加了电子逸散的机率如果这种电荷的衰减过大的 话,会使的曝光影像与未曝光区的对比变的模糊压降差不明显而产生列印背景也 会影响到解析度与成像的保留，所以设计时需要考虑到这层关系。600原先解析度100 V受熱後的解析度在制程上与其他涂布层相同，不可以有杂质，及膜厚不均的现象，目前国内制程上 是以浸泡（dipping）的方式涂布,膜厚控制在数 卩m间。电性层电性层是整个感光鼓的心脏，它在平常必须是绝缘体而在曝光时又必须是导体 ， 并且在曝光时能够产生 光电效应,导电性必须够好，

9、能让电子即时传导，在设计 上电性层可初步分成：*电子传导层（charge tranfer layer CTL） 参见 感光鼓-电子传导层（CTL）电子传导层负责电荷的传递，材料对电性传导的特性必须控制在一定的范围内，导通性不良的结果是电子无法在一定的时间传递到所需要的区域会造成列印不良，另一方面也因此增加电容，让成像不容易消除，这也就是曝光衰减过长。同样的电子如果传导过快，也容易造成影像无法保持到列印所需，对列印同样不 良，这也会造成曝光衰减过快。当然，除了材料外涂布层厚度的设计值也很重要，所以CTL的设计必须将材料的 导电性与所需的涂布厚度一并权衡考虑。 哽核課 時間* 电子产生层(char

10、ge gen erate layer CGL)参见:感光鼓-电子产生层(CGL)电子产生层的主要功能就是将光能转换成电能，利用光电效应产生电子，设计上 需考虑到曝光所用到的雷射光波长，因为波长对所产生的电子能量有关(这点我 们会在光电效应中谈到)，因此为了产生正确的能量我们在列印中所使用的雷射 光波长是固定的，每一种不同机型的雷射光波长不一定一样但是相同机型的雷射 光波长是相同固定的电子一但产生後，必须与CTL及底下的基材有所反应，其步骤如下:雷射光照射,CGL产生负电子与正电离子©負窒亍 7F雷鳞子,波長約700nm雷射光基材©負電子正電證子审轴沁诫弟恣號遽做财:邂科CG

11、L电子迅速由基材接地导通« CGL的正电离子，与保护层（PL）上方的负电荷产生电场，此电场与最接近的电荷产生 最大的电动势，於是便将此电子透过 CTL的传导，电子进入涂布层与 CGL正电离子 中和.©負電子正電離子電動勢:畫T尖IYU 沱【严:逵 m ： 7TTCTLf|CGL#0基材影像区形成低电压带負電子100 V600 V:觀：简CGL基林電性層電子產生層防反射层防反射层顾名思义就是防止雷射光反射，因为反射会造成解析度的破坏，如下图 所示：負電子正電離三如何达到雷射光的不再反射？在目前国内有两种做法，第一个就是直接在感光滚 筒基材上作阳极处理，让阳极处理後的基材表层粗

12、造度 Ra值等於雷射光的波长 藉由光学干涉的原理将反射光消除第二个做法是在电性层与基材间涂布上一层 可以吸收雷射光的物质，不管这些做法如何唯一的目的就是不让雷射光再反射 另外一个特性是必须有足够的电阻不让电子轻易的流失掉 ，因为基材是接地的， 如果没有适当的电阻，感光鼓的静电荷，很快就会消失，如此一来就无法显像，但 是CGL的电子又必须能适当的被导通,因此这一层再设计上必须注意这一点光电效应电子在金属内部可以很自由的游动，但是却无法自由的跑出金属外部， 犹如被 限制在围墙内的自由弹跳的球，由於能量不够大跳不过高高的围墙。 但是若拿个 物品狠狠K它一下，便有机会让电子（球）跳出金属（围墙）外。於是有人想用光去照射金属表面，观看金属内电子被照射後的行为。但是发现在 高频的光线照射下电子比较容易被击出金属表面，可是当光的频率低於某特定 值时，却是怎麽照 照多久电子却都是跑不出来，可是只要是频率够高 即使很微弱的光照射 也会有电子跑出来。爱因