复印机成像系统结构与原理(上)

复印机是现代办公常用的设备。而成像系统是静电复印机的核心局部，也是构造和原理都很简洁的局部。它由感光鼓、充电、显影、清洁等装置组成。一、感光鼓装置后获得可见的色粉图像。(一)感光鼓的原理氧化锌、硫化镉、有机光导体等都是较抱负的光电导材料。一、感光鼓装置(三)感光鼓种类1.2.3.4.无定形硅感光鼓(四)感光鼓装置二、电晕装置(三)充电形式(四)电晕装置的构成1.直流电晕充电2.沟通电晕充电静电复印机所用的光导体，是在导电基体(铝箔、铝板、铝筒或其它金属材料)把具有整流性能的感光薄层叫做“卡尔逊层”，有内极化性能的感光薄层叫做PIP层。目前的静电复印机的感光体表层都属于“卡尔逊层”。不同的感光材料的整流方向也不同，如硒是P型半导体，外表只能沉积正电荷，这是由于对光导层外表充正电荷，P因此光导层外表的正电荷与界面上的负电荷只能相互吸引，而不会中和。假设对其充负电荷，则在光导层与基体界面处感应出正电荷，P型半导体的主要载流子是空穴，自由移动较简洁，通过空穴的移动，使界面上的正电荷不断与光导层外表的负电荷中和[这种移动称为“注入”“注入”的介电特性称做光导体的“整流性能”，明显，构成光导层的半导体材料不同，其整流方向也不同，如：氧化锌膜是N型半导体，它的外表必需用负电荷充电。光敏半导体受到光照耀后，其电导率可以上升几个数量级。从能带角度分析，其价带中的电子吸取了光能后，跃入导带，产生电子—空穴对。这种由于光照产生的电子本征半导体的光生载流子都是成对产生，其数量不能适应有用需要。NP感度对光导材料的导电性能影响很大。导效果最正确(二)感光鼓的类型及其构造目前，静电复印机使用的感光鼓根本上可分为无机和有机两大类。无机类感光鼓依据使用材料的不同可分为硒及硒合金、硫化镉、无定形硅等；有机类感光鼓依据感光层构造的不同可分为均一单层型、机能分别型和粘合剂分散型等。其根本构造一般是由导电性基体(支持体)和涂敷在它上面的光电导材料薄膜组成。光电导材料可以储存电荷、进展光电转换和形成静电潜像。导电基体则起着支撑光电导材料膜层和接地作用。基体的接地作用格外重要，由于只有将基体接地，才能在对感光鼓外表充电时，使其成为感应出与感光鼓外表极性相反而数量相等的电荷的导体；在对感光鼓进展曝光时，使其成为电子—空穴对选择性迁移时电荷逃逸光导层的导体。依据静电复印机实际操作过程的要求，光导体应具备以下几种主要特性：暗特性要好电电位下降缓慢，以保证在显影时仍保持有符合要求的静电电位。明特性要好光导体由暗环境进入明环境，其电阻率应能快速下降，由近似绝缘体状态变为与光强弱相应电阻值的导体，使在暗环境中充电形成的静电位变到与光强弱相应的电位(这种性质也称为光导体的明衰减特性)，再经过显影，才能形成有足够反差和丰富层次的可见墨粉像。光敏特性这里所说的光敏特性，是指光导体见光时电阻率下降速度和与光强度的对应关1／10秒左右完成，高速复印机则要求更快。电阻率下降程度与光强度或正比例关系，静电潜像的层次就丰富，否则复印件就会缺乏半色调而显得生硬。恢复特性再次充电连续使用，这也是影响复印机工作速度的重要因素之一。耐磨性磨损、划伤而报废的光导体，占相当大比例。温度稳定性耐疲乏性光导特性的稳定性要好，应符合连续使用的要求。无毒光导体还不能完全符合无毒要求，有的光导体毒性还比较大，如硫化镉光导体。三)感光鼓种类硒感光鼓铝基是光导层的载体，并起到与地导通和产生与充电相对应的感应电荷的作用。无定形硒光导体导材料。无定形硒的比重为4.27，硬度较低，莫氏硬度约为20，不溶于水和乙醇，溶于50－90℃但感光范围窄，因此，用于制作静电复印用光导体时，通常要添加碲、砷等杂质以提高感色性能。此外，无定形硒的感光灵敏度还与蒸镀条件有关。硒合金光导体在纯硒中掺入确定量的砷(As)，可以使其光谱响应范围扩大，同时增加硬度，并可抗晶化。有用的硒砷合金光导材料中再掺入少量其它元素，已用在较高速度的复印机上，效果较好，但硒砷光导体仍有某些缺点，因此，近期高速复印机中大量使用的是硒碲(Se-Te高；使用寿命增加，可复印A4纸15万张。除硒碲合金外，还有三硒化二砷光导体，其性能也很好，一般用于激光复印机中。硫化镉感光鼓极易溶于氨。硫化镉的暗、明电阻比值高，是目前光导材料的佼佼者，是制作光敏电阻、光敏晶体管和光电池的最重要的材料之一。硫化镉属于N光导体也高，为了形成高反差的静电潜像，光导体制成三层构造，充电时沉积在感光鼓外表的电荷，这一层对产生静电反差起着重要作用；光导层则是在光的照耀下吸取入射光光子的吸取层，在光导层内，由于光子的激发而释放出电子—空穴对，形成众多的自由载流子，它们在电场力的作用下形成光电流；中间层是用来阻挡在充电时从导电基体上感应出来的电荷进入光导层的；基体的作用是支撑光电导材料膜层，并起接地作用，作为在光照时电子—空穴对选择性迁移时电荷逃逸光导层的导体和充电时感应电荷的导体。种速度的机器上。，3.有机感光鼓有机光导体用有光敏特性的有机材料制成。有机光导材料有很多种，现在复印机上使用的多是聚乙烯咔唑(PVK)，是西德Kalle公司于1958年研制成功。这种材料的光谱适应范围在紫外区，实际使用时需要增感，把适应范围移到可见光区。增感剂由美国IBM(TNF)对PVK光度的有机光导材料，以后又相继消灭多种有机光导材料，使有机光电导材料在静电复印技术中的应用前景变得更加宽阔。有机感光鼓(OPC)(CTL)子发生层(CGL)输载流子的机能是分别由不同层来担当的。其中载流子发生层由载流子发生材料与粘合剂组成，其作用是吸取光子后产生载流子；载流子传输层是由载流子传输材料与粘合剂组成的，作用是承受并传输载流子发生层所产生的载流子。导电基体由导电层和片基组成，用于接地并支撑载流子发生层与传输层。这种构造由于把载流子产生气能和载流子传输机能分开，载流子产生量子效率高，因而感度高。同时，由于有机光导材料可以进展人工合成，有本钱低廉、无毒、质轻、可挠一般充放电可在6000～10000前的使用寿命已达10万次以上。无定形硅感光鼓性小，材料资源极其丰富。成。其外表层、实体导层和阻挡层都是无定形硅层。阻挡层起着防止电子从铝基注入的作用；实体导层既是载流子产生层，也是载流子的输送层；外表层的作用是保护实体导层(光导层)免受电晕放电以及显影材料和清洁材料的损害，同时具有抗腐蚀和抗潮湿的作用。(四)感光鼓装置安装后径向与轴向跳动小和安装的重复精度高等特点。不同型号的复印机承受的感光体也有所不同。理光FT—4085型复印机承受的感P基底是铝板。将上述感光体制作成圆筒形(圆筒外表为感光层)，故通常称为硒感光鼓，简称硒鼓。空心金属辊(筒体)通过链传动驱动硒鼓转动，而硒鼓轴固定不动。鼓的两端内孔通常设计成圆柱型。在管子的一端固定一法兰盖，管子的另一端加工成螺纹，从感光鼓的中间穿过，然后安装上另一个法兰盖，并用锁紧螺母将两个法兰盖与感光鼓固定。需要留意的是锁紧螺母的转向，锁紧螺母不能在感光鼓转动时松开。二、电晕装置(一)充电原理在静电复印过程中，感光鼓是形成图像(静电潜像和色粉像)的重要根底，而构成感光鼓的光电导材料本身，并不具备进展静电摄影所必需的感光性能。它必需在暗的状态下，经过对其外表充电，即使其敏化后，才具有感光的性能。充电是向一个物体及其外表充以确定极性和数量电荷的过程，它是静电复印过程中在感光鼓上形成静电潜像的重要前提，充电质量的凹凸将直接影响复印品质量的优劣。因此在对感光鼓进展充电时，应使感光鼓外表的电荷均匀分布，且到达需要的电位。晕装置等。电晕充电是目前敏化感光鼓最为有效和便利的一种方法，在具体应用时，利用当在暗态中对两极间施加数千伏的高压电源时(约5000伏以上)，在电极丝和感光鼓外表之间的局部空间，强电场使空气电离，产生与电极极性一样的离子。并在电场作用下作离开电极丝的运动，流向感光鼓外表，受到光导层(暗处几乎为绝缘体)或绝缘层的阻挡，沉积在感光鼓外表而形成静电荷，同时在光导层的下外表相对位置感光鼓外表的电荷密度随之增加，外表电位也不断上升，这样感光鼓外表和电极丝之间的电位差也相应地不断减小，当电压差小到电极丝对电离子的作用已缺乏以抑制感光鼓外表电荷对其同极性电荷的排斥力时，即到达饱和，充电过程到达平衡，也就是说，此时流向感光鼓外表的离子流与光导层的暗电流相等。伴随充电过程，在电极丝四周的电离区产生可见光辐射，这种物理现象，我们称之为电晕。静电复二)复印质量对充电装置的根本要求影响复印品质量优劣的因素是很多的，但比较重要的是光导体外表的静电潜像质量，而静电潜像的好坏又与光导体外表的电位凹凸、均匀与否有关，即与充电的的静电荷。由于使用条件和四周环境会有所转变(温度和湿度的变化)，因此，要求充电装置应具有确定的调整范围，以消退或弥补其对复印品质量的影响。要求充电装置经久耐用，安全牢靠。当电源电压波动时，充电装置的输出特性应根本保持不变。充电装置和负载(空气隙、光导体等)阻抗应相互匹配。充电所形成的外表电位较高，静电荷密度分布均匀；但因要求有5000～8000V的高电压，致使高压电源的构造较为简洁；当环境条件(如温度和湿度)变化时，对于充的影响。(三)充电形式电晕充电从电晕的高压形式来分，有直流电晕充电和沟通电晕充电两种。直流电晕充电直流电晕充电是将电晕充电电极与直流高压发生器输出端相连接，在电极丝上施加正或负的直流高压。当直流高压上升到使电极丝四周的电场强度到达或超过空沉积在那里，使介质外表带上这种极性的电荷；另一种极性的电荷则向电极丝方向移动，与电极丝放出的电荷相中和。静电复印机中，直流电晕充电一般用于对感光鼓外表充电和图像的转印中对复印纸反面充电。直流电晕充电所用直流电压的极性则依据感光鼓光电导材料的特性PNN电晕充电。沟通电晕充电沟通电晕充电是将电晕充电电极与沟通高压发生器输出端相连接，在电极丝上施加沟通高压。当沟通高压上升到使电极丝四周的电场强度到达或超过空气电离临因此空气被电离后的正负离子不断地与电极丝发出的正负离子相中和，使处在电场中的某种介质的外表的电位趋于“0”。由于空气中的负离子的迁移率比正离子的大，沟通电晕充电后，处于电场中的介质外表电位略显负性。沟通电晕充电，一般用于静电复印机中的消电和分别过程，或用作NP法中的二次充电(消电)。(四)电晕装置的构成静电复印机的电晕装置通常有充电电晕装置、转印电晕装置、分别电晕装置、电流虽不一样，但其根本构造是相像的。电晕装置应具有以下特性：在规定时间内使感光鼓或其它介质均匀地充(消)电，密度适当；应有确定的调整范围，以消退或装卸便利。典型电晕装置构造由屏蔽罩