復(fù)印機(jī)成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理(上)

復(fù)印機(jī)是現(xiàn)代辦公常用的設(shè)備。而成像系統(tǒng)是靜電復(fù)印機(jī)的核心局部，也是構(gòu)造和原理都很簡(jiǎn)潔的局部。它由感光鼓、充電、顯影、清潔等裝置組成。一、感光鼓裝置后獲得可見(jiàn)的色粉圖像。(一)感光鼓的原理氧化鋅、硫化鎘、有機(jī)光導(dǎo)體等都是較抱負(fù)的光電導(dǎo)材料。一、感光鼓裝置(三)感光鼓種類1.2.3.4.無(wú)定形硅感光鼓(四)感光鼓裝置二、電暈裝置(三)充電形式(四)電暈裝置的構(gòu)成1.直流電暈充電2.溝通電暈充電靜電復(fù)印機(jī)所用的光導(dǎo)體，是在導(dǎo)電基體(鋁箔、鋁板、鋁筒或其它金屬材料)把具有整流性能的感光薄層叫做“卡爾遜層”，有內(nèi)極化性能的感光薄層叫做PIP層。目前的靜電復(fù)印機(jī)的感光體表層都屬于“卡爾遜層”。不同的感光材料的整流方向也不同，如硒是P型半導(dǎo)體，外表只能沉積正電荷，這是由于對(duì)光導(dǎo)層外表充正電荷，P因此光導(dǎo)層外表的正電荷與界面上的負(fù)電荷只能相互吸引，而不會(huì)中和。假設(shè)對(duì)其充負(fù)電荷，則在光導(dǎo)層與基體界面處感應(yīng)出正電荷，P型半導(dǎo)體的主要載流子是空穴，自由移動(dòng)較簡(jiǎn)潔，通過(guò)空穴的移動(dòng)，使界面上的正電荷不斷與光導(dǎo)層外表的負(fù)電荷中和[這種移動(dòng)稱為“注入”“注入”的介電特性稱做光導(dǎo)體的“整流性能”，明顯，構(gòu)成光導(dǎo)層的半導(dǎo)體材料不同，其整流方向也不同，如：氧化鋅膜是N型半導(dǎo)體，它的外表必需用負(fù)電荷充電。光敏半導(dǎo)體受到光照耀后，其電導(dǎo)率可以上升幾個(gè)數(shù)量級(jí)。從能帶角度分析，其價(jià)帶中的電子吸取了光能后，躍入導(dǎo)帶，產(chǎn)生電子—空穴對(duì)。這種由于光照產(chǎn)生的電子本征半導(dǎo)體的光生載流子都是成對(duì)產(chǎn)生，其數(shù)量不能適應(yīng)有用需要。NP感度對(duì)光導(dǎo)材料的導(dǎo)電性能影響很大。導(dǎo)效果最正確(二)感光鼓的類型及其構(gòu)造目前，靜電復(fù)印機(jī)使用的感光鼓根本上可分為無(wú)機(jī)和有機(jī)兩大類。無(wú)機(jī)類感光鼓依據(jù)使用材料的不同可分為硒及硒合金、硫化鎘、無(wú)定形硅等；有機(jī)類感光鼓依據(jù)感光層構(gòu)造的不同可分為均一單層型、機(jī)能分別型和粘合劑分散型等。其根本構(gòu)造一般是由導(dǎo)電性基體(支持體)和涂敷在它上面的光電導(dǎo)材料薄膜組成。光電導(dǎo)材料可以儲(chǔ)存電荷、進(jìn)展光電轉(zhuǎn)換和形成靜電潛像。導(dǎo)電基體則起著支撐光電導(dǎo)材料膜層和接地作用。基體的接地作用格外重要，由于只有將基體接地，才能在對(duì)感光鼓外表充電時(shí)，使其成為感應(yīng)出與感光鼓外表極性相反而數(shù)量相等的電荷的導(dǎo)體；在對(duì)感光鼓進(jìn)展曝光時(shí)，使其成為電子—空穴對(duì)選擇性遷移時(shí)電荷逃逸光導(dǎo)層的導(dǎo)體。依據(jù)靜電復(fù)印機(jī)實(shí)際操作過(guò)程的要求，光導(dǎo)體應(yīng)具備以下幾種主要特性：暗特性要好電電位下降緩慢，以保證在顯影時(shí)仍保持有符合要求的靜電電位。明特性要好光導(dǎo)體由暗環(huán)境進(jìn)入明環(huán)境，其電阻率應(yīng)能快速下降，由近似絕緣體狀態(tài)變?yōu)榕c光強(qiáng)弱相應(yīng)電阻值的導(dǎo)體，使在暗環(huán)境中充電形成的靜電位變到與光強(qiáng)弱相應(yīng)的電位(這種性質(zhì)也稱為光導(dǎo)體的明衰減特性)，再經(jīng)過(guò)顯影，才能形成有足夠反差和豐富層次的可見(jiàn)墨粉像。光敏特性這里所說(shuō)的光敏特性，是指光導(dǎo)體見(jiàn)光時(shí)電阻率下降速度和與光強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)1／10秒左右完成，高速?gòu)?fù)印機(jī)則要求更快。電阻率下降程度與光強(qiáng)度或正比例關(guān)系，靜電潛像的層次就豐富，否則復(fù)印件就會(huì)缺乏半色調(diào)而顯得生硬?；謴?fù)特性再次充電連續(xù)使用，這也是影響復(fù)印機(jī)工作速度的重要因素之一。耐磨性磨損、劃傷而報(bào)廢的光導(dǎo)體，占相當(dāng)大比例。溫度穩(wěn)定性耐疲乏性光導(dǎo)特性的穩(wěn)定性要好，應(yīng)符合連續(xù)使用的要求。無(wú)毒光導(dǎo)體還不能完全符合無(wú)毒要求，有的光導(dǎo)體毒性還比較大，如硫化鎘光導(dǎo)體。三)感光鼓種類硒感光鼓鋁基是光導(dǎo)層的載體，并起到與地導(dǎo)通和產(chǎn)生與充電相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電荷的作用。無(wú)定形硒光導(dǎo)體導(dǎo)材料。無(wú)定形硒的比重為4.27，硬度較低，莫氏硬度約為20，不溶于水和乙醇，溶于50－90℃但感光范圍窄，因此，用于制作靜電復(fù)印用光導(dǎo)體時(shí)，通常要添加碲、砷等雜質(zhì)以提高感色性能。此外，無(wú)定形硒的感光靈敏度還與蒸鍍條件有關(guān)。硒合金光導(dǎo)體在純硒中摻入確定量的砷(As)，可以使其光譜響應(yīng)范圍擴(kuò)大，同時(shí)增加硬度，并可抗晶化。有用的硒砷合金光導(dǎo)材料中再摻入少量其它元素，已用在較高速度的復(fù)印機(jī)上，效果較好，但硒砷光導(dǎo)體仍有某些缺點(diǎn)，因此，近期高速?gòu)?fù)印機(jī)中大量使用的是硒碲(Se-Te高；使用壽命增加，可復(fù)印A4紙15萬(wàn)張。除硒碲合金外，還有三硒化二砷光導(dǎo)體，其性能也很好，一般用于激光復(fù)印機(jī)中。硫化鎘感光鼓極易溶于氨。硫化鎘的暗、明電阻比值高，是目前光導(dǎo)材料的佼佼者，是制作光敏電阻、光敏晶體管和光電池的最重要的材料之一。硫化鎘屬于N光導(dǎo)體也高，為了形成高反差的靜電潛像，光導(dǎo)體制成三層構(gòu)造，充電時(shí)沉積在感光鼓外表的電荷，這一層對(duì)產(chǎn)生靜電反差起著重要作用；光導(dǎo)層則是在光的照耀下吸取入射光光子的吸取層，在光導(dǎo)層內(nèi)，由于光子的激發(fā)而釋放出電子—空穴對(duì)，形成眾多的自由載流子，它們?cè)陔妶?chǎng)力的作用下形成光電流；中間層是用來(lái)阻擋在充電時(shí)從導(dǎo)電基體上感應(yīng)出來(lái)的電荷進(jìn)入光導(dǎo)層的；基體的作用是支撐光電導(dǎo)材料膜層，并起接地作用，作為在光照時(shí)電子—空穴對(duì)選擇性遷移時(shí)電荷逃逸光導(dǎo)層的導(dǎo)體和充電時(shí)感應(yīng)電荷的導(dǎo)體。種速度的機(jī)器上。，3.有機(jī)感光鼓有機(jī)光導(dǎo)體用有光敏特性的有機(jī)材料制成。有機(jī)光導(dǎo)材料有很多種，現(xiàn)在復(fù)印機(jī)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。這種材料的光譜適應(yīng)范圍在紫外區(qū)，實(shí)際使用時(shí)需要增感，把適應(yīng)范圍移到可見(jiàn)光區(qū)。增感劑由美國(guó)IBM(TNF)對(duì)PVK光度的有機(jī)光導(dǎo)材料，以后又相繼消滅多種有機(jī)光導(dǎo)材料，使有機(jī)光電導(dǎo)材料在靜電復(fù)印技術(shù)中的應(yīng)用前景變得更加寬闊。有機(jī)感光鼓(OPC)(CTL)子發(fā)生層(CGL)輸載流子的機(jī)能是分別由不同層來(lái)?yè)?dān)當(dāng)?shù)?。其中載流子發(fā)生層由載流子發(fā)生材料與粘合劑組成，其作用是吸取光子后產(chǎn)生載流子；載流子傳輸層是由載流子傳輸材料與粘合劑組成的，作用是承受并傳輸載流子發(fā)生層所產(chǎn)生的載流子。導(dǎo)電基體由導(dǎo)電層和片基組成，用于接地并支撐載流子發(fā)生層與傳輸層。這種構(gòu)造由于把載流子產(chǎn)生氣能和載流子傳輸機(jī)能分開(kāi)，載流子產(chǎn)生量子效率高，因而感度高。同時(shí)，由于有機(jī)光導(dǎo)材料可以進(jìn)展人工合成，有本錢低廉、無(wú)毒、質(zhì)輕、可撓一般充放電可在6000～10000前的使用壽命已達(dá)10萬(wàn)次以上。無(wú)定形硅感光鼓性小，材料資源極其豐富。成。其外表層、實(shí)體導(dǎo)層和阻擋層都是無(wú)定形硅層。阻擋層起著防止電子從鋁基注入的作用；實(shí)體導(dǎo)層既是載流子產(chǎn)生層，也是載流子的輸送層；外表層的作用是保護(hù)實(shí)體導(dǎo)層(光導(dǎo)層)免受電暈放電以及顯影材料和清潔材料的損害，同時(shí)具有抗腐蝕和抗潮濕的作用。(四)感光鼓裝置安裝后徑向與軸向跳動(dòng)小和安裝的重復(fù)精度高等特點(diǎn)。不同型號(hào)的復(fù)印機(jī)承受的感光體也有所不同。理光FT—4085型復(fù)印機(jī)承受的感P基底是鋁板。將上述感光體制作成圓筒形(圓筒外表為感光層)，故通常稱為硒感光鼓，簡(jiǎn)稱硒鼓。空心金屬輥(筒體)通過(guò)鏈傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)硒鼓轉(zhuǎn)動(dòng)，而硒鼓軸固定不動(dòng)。鼓的兩端內(nèi)孔通常設(shè)計(jì)成圓柱型。在管子的一端固定一法蘭蓋，管子的另一端加工成螺紋，從感光鼓的中間穿過(guò)，然后安裝上另一個(gè)法蘭蓋，并用鎖緊螺母將兩個(gè)法蘭蓋與感光鼓固定。需要留意的是鎖緊螺母的轉(zhuǎn)向，鎖緊螺母不能在感光鼓轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)松開(kāi)。二、電暈裝置(一)充電原理在靜電復(fù)印過(guò)程中，感光鼓是形成圖像(靜電潛像和色粉像)的重要根底，而構(gòu)成感光鼓的光電導(dǎo)材料本身，并不具備進(jìn)展靜電攝影所必需的感光性能。它必需在暗的狀態(tài)下，經(jīng)過(guò)對(duì)其外表充電，即使其敏化后，才具有感光的性能。充電是向一個(gè)物體及其外表充以確定極性和數(shù)量電荷的過(guò)程，它是靜電復(fù)印過(guò)程中在感光鼓上形成靜電潛像的重要前提，充電質(zhì)量的凹凸將直接影響復(fù)印品質(zhì)量的優(yōu)劣。因此在對(duì)感光鼓進(jìn)展充電時(shí)，應(yīng)使感光鼓外表的電荷均勻分布，且到達(dá)需要的電位。暈裝置等。電暈充電是目前敏化感光鼓最為有效和便利的一種方法，在具體應(yīng)用時(shí)，利用當(dāng)在暗態(tài)中對(duì)兩極間施加數(shù)千伏的高壓電源時(shí)(約5000伏以上)，在電極絲和感光鼓外表之間的局部空間，強(qiáng)電場(chǎng)使空氣電離，產(chǎn)生與電極極性一樣的離子。并在電場(chǎng)作用下作離開(kāi)電極絲的運(yùn)動(dòng)，流向感光鼓外表，受到光導(dǎo)層(暗處幾乎為絕緣體)或絕緣層的阻擋，沉積在感光鼓外表而形成靜電荷，同時(shí)在光導(dǎo)層的下外表相對(duì)位置感光鼓外表的電荷密度隨之增加，外表電位也不斷上升，這樣感光鼓外表和電極絲之間的電位差也相應(yīng)地不斷減小，當(dāng)電壓差小到電極絲對(duì)電離子的作用已缺乏以抑制感光鼓外表電荷對(duì)其同極性電荷的排斥力時(shí)，即到達(dá)飽和，充電過(guò)程到達(dá)平衡，也就是說(shuō)，此時(shí)流向感光鼓外表的離子流與光導(dǎo)層的暗電流相等。伴隨充電過(guò)程，在電極絲四周的電離區(qū)產(chǎn)生可見(jiàn)光輻射，這種物理現(xiàn)象，我們稱之為電暈。靜電復(fù)二)復(fù)印質(zhì)量對(duì)充電裝置的根本要求影響復(fù)印品質(zhì)量?jī)?yōu)劣的因素是很多的，但比較重要的是光導(dǎo)體外表的靜電潛像質(zhì)量，而靜電潛像的好壞又與光導(dǎo)體外表的電位凹凸、均勻與否有關(guān)，即與充電的的靜電荷。由于使用條件和四周環(huán)境會(huì)有所轉(zhuǎn)變(溫度和濕度的變化)，因此，要求充電裝置應(yīng)具有確定的調(diào)整范圍，以消退或彌補(bǔ)其對(duì)復(fù)印品質(zhì)量的影響。要求充電裝置經(jīng)久耐用，安全牢靠。當(dāng)電源電壓波動(dòng)時(shí)，充電裝置的輸出特性應(yīng)根本保持不變。充電裝置和負(fù)載(空氣隙、光導(dǎo)體等)阻抗應(yīng)相互匹配。充電所形成的外表電位較高，靜電荷密度分布均勻；但因要求有5000～8000V的高電壓，致使高壓電源的構(gòu)造較為簡(jiǎn)潔；當(dāng)環(huán)境條件(如溫度和濕度)變化時(shí)，對(duì)于充的影響。(三)充電形式電暈充電從電暈的高壓形式來(lái)分，有直流電暈充電和溝通電暈充電兩種。直流電暈充電直流電暈充電是將電暈充電電極與直流高壓發(fā)生器輸出端相連接，在電極絲上施加正或負(fù)的直流高壓。當(dāng)直流高壓上升到使電極絲四周的電場(chǎng)強(qiáng)度到達(dá)或超過(guò)空沉積在那里，使介質(zhì)外表帶上這種極性的電荷；另一種極性的電荷則向電極絲方向移動(dòng)，與電極絲放出的電荷相中和。靜電復(fù)印機(jī)中，直流電暈充電一般用于對(duì)感光鼓外表充電和圖像的轉(zhuǎn)印中對(duì)復(fù)印紙反面充電。直流電暈充電所用直流電壓的極性則依據(jù)感光鼓光電導(dǎo)材料的特性PNN電暈充電。溝通電暈充電溝通電暈充電是將電暈充電電極與溝通高壓發(fā)生器輸出端相連接，在電極絲上施加溝通高壓。當(dāng)溝通高壓上升到使電極絲四周的電場(chǎng)強(qiáng)度到達(dá)或超過(guò)空氣電離臨因此空氣被電離后的正負(fù)離子不斷地與電極絲發(fā)出的正負(fù)離子相中和，使處在電場(chǎng)中的某種介質(zhì)的外表的電位趨于“0”。由于空氣中的負(fù)離子的遷移率比正離子的大，溝通電暈充電后，處于電場(chǎng)中的介質(zhì)外表電位略顯負(fù)性。溝通電暈充電，一般用于靜電復(fù)印機(jī)中的消電和分別過(guò)程，或用作NP法中的二次充電(消電)。(四)電暈裝置的構(gòu)成靜電復(fù)印機(jī)的電暈裝置通常有充電電暈裝置、轉(zhuǎn)印電暈裝置、分別電暈裝置、電流雖不一樣，但其根本構(gòu)造是相像的。電暈裝置應(yīng)具有以下特性：在規(guī)定時(shí)間內(nèi)使感光鼓或其它介質(zhì)均勻地充(消)電，密度適當(dāng)；應(yīng)有確定的調(diào)整范圍，以消退或裝卸便利。典型電暈裝置構(gòu)造由屏蔽罩