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  • 數碼復印機工作原理

    欄目:公司快訊 發(fā)布時(shí)間:2012-04-21
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    以下主要介紹這兩種靜電復印機的基本原理與工作過(guò)程。 一、卡爾遜靜電復印法,
    卡爾遜靜電復印的過(guò)程本質(zhì)上是一種光電過(guò)程,它所產(chǎn)生的潛像是一個(gè)由靜電荷組成的靜電像,其充電、顯影和轉印過(guò)程都是基于靜電吸引原理來(lái)實(shí)惠 的。

            以下主要介紹這兩種靜電復印機的基本原理與工作過(guò)程。
            一、卡爾遜靜電復印法
      卡爾遜靜電復印的過(guò)程本質(zhì)上是一種光電過(guò)程,它所產(chǎn)生的潛像是一個(gè)由靜電荷組成的靜電像,其充電、顯影和轉印過(guò)程都是基于靜電吸引原理來(lái)實(shí)惠 的。由于其靜電潛像是在光照下光導層電阻降低而引起充電膜層上電荷放電形成的,所以卡爾遜靜電復印法對感光鼓有如下要求:具有非常高的暗電阻率。這種感光鼓在無(wú)光照的情況下,表面一旦有電荷存在,能較長(cháng)時(shí)間地保存這些電荷;而在光照的情況上,感光鼓的電阻率應很快下降,即成為電的良導體,使得感鼓表面電荷很快釋放而消失??栠d靜電復印法所使用的感光鼓主要由硒及硒合金、氧化鋅、有機光電導材料等構成,一般是在導電基體上(如鋁板或其它金屬板)直接涂敷或蒸鍍一薄層光電導材料。其結構是上面是光導層,下面是導電基體。
      卡爾遜靜電復印法大致可分為充電、曝光、顯影、轉印、分離、定影、清潔、消電8個(gè)基本步驟。
      一、充電
      充電就是使感光鼓在暗處,并處在某一極性的電場(chǎng)中,使其表面均勻地帶上一定極性和數量的靜電荷,即具有一定表面電位的過(guò)程, 這一過(guò)程實(shí)際上是感光鼓的敏化過(guò)程,使原來(lái)不具備感光性的感光鼓具有較好的感光性。充電過(guò)程只是為感光鼓接受圖像信息準備的,是不依賴(lài)原稿圖像信息的預過(guò)程,但這是在感光鼓表面形成靜電潛像的前提和基礎。
      當在暗處給感光鼓表面充上一層均勻的靜電荷時(shí),由于感光鼓在暗處具有較高的電阻,所以靜電荷被保留在感光鼓表面,即感光鼓保持有一定的電位交具有感光性。對于不同性質(zhì)的光電導材料制的感光鼓應充以不同極性的電荷,這是由斗導體的導電是決定的,即只允許一種極性的電荷(空穴或電子)“注入”,而阻止另一種極性電荷(電子或空穴)的“注入”。因此對于N型半導體,表面應充負電;而對P型半導體,則應充下奄。當用正電暈對P型感光鼓充正電時(shí),由于P型半導體中負電荷不能移動(dòng)。因此光導層表面的正電荷與界面上的負電荷,只能相互吸引,而不會(huì )中和。倘若用負電暈對P型感光鼓充負電,則由于光導層及共界面處,感應產(chǎn)生的是正電荷,而P 型半導體的主要載流子是“空穴”,自由移動(dòng)交為容易(或稱(chēng)為“注入”),易與感光鼓表面的負電荷中和。這樣,對P型感光鼓充負電時(shí),其充電效率是相當低的。對于N型感光鼓,則由于其主要載流子是電子,若對其充正電時(shí),其充電效率也是極其低的。目前靜電復印機中通常采用電暈裝置對感光鼓進(jìn)行充電。
      二、曝光
      曝光是利用感光鼓在暗處時(shí)電阻大,成絕緣體;在明處時(shí)電阻小,成導體的特性,對已充是的感光鼓用光像進(jìn)行曝光,使用權光照區(原稿的反光產(chǎn)分)表面電荷因放電而消失;無(wú)光照的區域(原稿的線(xiàn)條和墨跡部分)電荷依保持,從而在感光鼓上形成表面電位隨圖像明暗變而起伏的靜電潛像的過(guò)程。進(jìn)行曝光時(shí),原稿圖像經(jīng)光照射后,圖像光信號經(jīng)光學(xué)成像系統投射到感光鼓表面,光導層受光照射的部分稱(chēng)為“明區”,而沒(méi)有受光照射的部分自然數“暗區”。在明區,光導層產(chǎn)生電子空穴對,即生成光生載流子,使得光導層的電阻率迅速降低,由絕緣體變成良導體,呈現導電狀態(tài),從而使感光鼓表面的電位因光導層表面電荷與界面處反極性電荷的中和而很快衰減。在暗區,光導層則依然呈現絕緣狀態(tài),使得感光鼓表面電位基本
    保持不變。感光鼓表面靜電電位的高低隨原稿圖像濃淡的不同而不同,感光鼓上對應圖像濃的部分表面電位高,圖像淡的部分表面電位低。這樣,就在感光鼓表面形成了一個(gè)與原稿圖像濃淡相對應的表面電位起伏的靜電潛像。
      三、顯影
      顯影就是用帶電的色粉使感光鼓上的靜電潛像轉變成可見(jiàn)的色粉圖像的過(guò)程。顯影色粉所帶電荷的極性,與感光鼓表面靜電潛像的電荷極性相反。顯影時(shí),在感光鼓表面靜電潛像是場(chǎng)力的作用下,色粉被吸附在感光鼓上。靜電潛像電位越高的部分,吸附色粉的能力越強;靜電潛像電位越低的部分,吸附色粉的能力越弱。對應靜電潛像電位(電荷的多少)的不同,其吸附色粉量也就不同。這樣感光鼓表面不可見(jiàn)的靜電潛像,就變成了可見(jiàn)的與原稿濃淡一致的不同灰度層次的色粉圖像。在靜電復印機中,色粉的帶電通常是通過(guò)色粉與載體的磨擦來(lái)獲得的。磨擦后色帶電極性與載體帶電極性相反。
      四、轉印
      轉印就是用復印介質(zhì)貼緊感光鼓,在復印介質(zhì)的背面予與色粉圖像相反極性的電荷,從而將感光鼓已形成的色粉圖像轉移到復印介質(zhì)上的過(guò)程。目前靜電復印機中通常采用電暈裝置對感光鼓上的色粉圖像進(jìn)行轉印。當復印紙(或其它介質(zhì))與已顯影的感光鼓表面接觸時(shí),在紙張背面使用電暈裝置對其放電,該電暈的極性與充電電暈相同,而與色粉所帶電荷的極性相反。由于轉印電暈的電場(chǎng)力比感光鼓吸附色粉的電場(chǎng)力強得多,因此在靜電引力的作用下,感光鼓上的色粉圖像就被吸附到復印紙上,從而完成了圖像的轉印。在靜電復印機中為了易于轉印和提高圖像色粉的轉印率,通常還采用預轉印電極或預轉印燈裝置對感光鼓進(jìn)行預轉印處理。
      五、分離
      在前述的轉印過(guò)程中,復印紙由于靜電的吸附作用,將緊緊地貼在感光鼓上,分離就是將緊貼在感光鼓表面的復印紙從感光鼓上剝落(分離)下來(lái)的過(guò)程,靜電復印機中一般采用分離電暈(交、直流)、分離爪或分離帶等方不來(lái)進(jìn)行紙張與感光鼓的分離。
     
    六、定影
      定影就是把復印紙上的不穩定、可抹掉的色粉圖像固著(zhù)的過(guò)程,通過(guò)轉印、分離過(guò)程轉移到復印紅上的色粉圖像,并未與復印紙融合為一體,這時(shí)的色粉圖像極被擦掉,因此須經(jīng)定影裝置對其進(jìn)行固化,以形成最終的復印品。目前的靜電復印機多采用加熱與加壓相結合的方式,對熱熔性色粉進(jìn)行定影。定影裝置加熱的溫度和時(shí)間,鳳及加壓的壓力大小,對色粉圖像的粘附牢固度有一定的影響。其中,加熱溫度的控制,是圖像定影質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。
      七、清潔
      清潔就是清除經(jīng)轉印后還殘留在感光鼓表面色粉的過(guò)程。感光鼓表面的色粉圖像由于受表面的電位、轉印電壓的高低、復印介質(zhì)的干濕度及與感光鼓的接觸時(shí)間、轉印方式等的影響,其轉印效率不可能達到100%,在大部分色粉經(jīng)轉印從感光鼓表面轉移到復印介質(zhì)上后,感光鼓表面仍殘留有一部分色粉,如果不及時(shí)清除,將影響到后續復印品的質(zhì)量。因此必須對感光鼓進(jìn)行清潔,使之在進(jìn)入下一復印循環(huán)前恢復到原來(lái)狀態(tài)。靜電復印機機中一般采用刮板、毛刷或清潔輥等裝置對感光鼓表面的殘留色粉進(jìn)行清除。
      八、消電
      消電就是消除感光鼓表面殘余電荷的過(guò)程。由于充電時(shí)在感光鼓表面沉積的靜電荷 ,并不因所吸附的色粉微粒轉移而消失,在轉印后仍留在感光鼓表面,如果不及時(shí)清除,會(huì )影響后續復印過(guò)程。因此,在進(jìn)行第二次復印前必須對感光鼓進(jìn)行消電,使感光鼓表面電位恢復到原來(lái)狀態(tài)。靜電復印機中一般采用曝光裝置來(lái)對感光鼓進(jìn)行全面曝光,或用消電電暈裝置對感光鼓進(jìn)行反極性充電,以消除感光鼓上的殘余電荷。
     二、NP靜電復印法
      NP法是日本佳能公司發(fā)明的一種新的靜電復印方法,這種方法有別于傳統的卡爾遜靜電復印法,它是卡爾遜靜電復印法的改進(jìn)和發(fā)展。NP靜電復印法基本過(guò)程它主要由前消電/前曝光、一次充電(主充電)、二次充電/圖像曝光、全面曝光、顯影、轉印、分離、定影、鼓清潔9個(gè)基本步驟組成。
      從上述步驟我們可以看到,NP法的靜電復印過(guò)比典型的卡爾遜法靜電復印過(guò)程復雜,其主要原因是NP法采用的光電導材料雖然光敏性很好,但暗阻率太低,充電以后暗衰太快,不能像硒等基它光電導材料那樣能長(cháng)時(shí)間地保存電荷。因此使用硫化鎘等基它光電導材料那樣能長(cháng)時(shí)間地保存電荷。因此使用硫化鎘光電導材料的感光鼓結也與典型卡爾遜法的感光鼓結構不同。
    卡爾遜靜電復印法的感光鼓一般是兩層結構,即光電導層和導電基本。
    而NP法的感光鼓則是由透明的絕緣層、光導層和導電基本三層構成。
      NP法靜電復印的過(guò)程除了靜潛像的形成和顯影過(guò)程外,基它都與卡爾遜法靜電復印過(guò)程基本相同。NP法靜電潛像的形成包括前消電/前曝光、一次充電、二次充電/圖像曝光和全面曝光4個(gè)基本步驟。
      一、前消電/前曝光
      前消電/前曝光的過(guò)程是在第一次充電(主充電)前用負高壓電暈放電來(lái)消除感光鼓表面由于前一次復印循環(huán)遺留的殘余電荷,同時(shí)用熒光燈(前曝光燈)充分照射感光鼓(稱(chēng)為前曝光),以降低硫化鎘光導層內部的電阻。前曝光的作用,一方面是使光導層的殘余電荷可以充分泄入大地,另一方面則是為以后再對感光鼓進(jìn)行主充電時(shí),能夠均勻地注入一定數量和極性的電荷提供條件,以防止由于靜電潛像電荷分布不良造成復印濃度不均和黑實(shí)心圖像中出現白色斑點(diǎn)的現象。NP法采用硫化鎘分散體作為光電導層,這種材料在暗處放置一段時(shí)間后電阻率會(huì )大大增加,如果在這種情況下進(jìn)行復印品產(chǎn)生底灰,甚至使得整個(gè)畫(huà)面發(fā)黑。經(jīng)過(guò)前消電/前曝光這一過(guò)程后,由于負高壓電暈放電的影響,會(huì )使感光鼓表面略呈負電位。
      二、一次充電
      NP靜電復印法通過(guò)在一次充電電暈器上加正極性直流高壓進(jìn)行正電暈放電,使感光鼓表面均勻充上一層正電荷,即形成一次電位。
      當一次充電電暈器加上直流高壓后,電暈器開(kāi)始放電,使得電暈絲周?chē)目諝怆婋x,正極性的離子在電場(chǎng)的作用下,向感光鼓表面的絕緣層運動(dòng),由于絕緣層不導電,起著(zhù)阻擋層的作用,這樣電暈離子因不能穿過(guò)絕緣層而沉積在絕緣層表面,使絕緣表面均勻地充上一層正電荷。由于靜電感應的作用,在接地的導電基體側感應出等量的反極性電荷(負電荷),但因硫化鎘是N型半導體,主要載流子是負電荷(電子),同時(shí)由于經(jīng)過(guò)前曝光,光導層(硫化鎘)的阻值下降,使得這些感應出的負電荷比較容易地注入到光導層,并在絕緣層表面正電荷的吸引下向表面正電荷方向遷移,最終到達光導層與絕緣層界面處,使硫化鎘膜層表面帶有與絕緣層表面相反的等量的負電荷,與表面正電荷相平衡,形成穩定狀態(tài)。這樣,硫化鎘光導層表面就具有了一定的表面電位,從而在絕緣層表磯與導電基體間形成了一定的電位差,使感光鼓表面(即絕緣層面)具有一定的表面電位。隨著(zhù)充電時(shí)間的增長(cháng),表面電荷越積越多,感光鼓表面電位也相應升高。
      三、二次充電/圖像曝光
      二次充電/圖像曝光是一個(gè)過(guò)程的兩個(gè)方面。這一過(guò)程是利用交流電暈器或反極性直流電暈器對感光鼓表面充電電荷進(jìn)行消電的同時(shí)對感光鼓進(jìn)行圖像曝光的。二次充電的作用是中和絕緣層表面的正電荷;圖像曝光則是為了在消電過(guò)程中使絕緣層表面形成與原稿明暗相對應的靜電電荷分布。
      當原稿圖像被照射并通過(guò)光學(xué)系統投射到感光鼓表面時(shí)(即曝光),在感光鼓表面形成兩個(gè)區域:帶圖像的“暗區”和不帶圖像的“明區”。在明區,由于光照使光導層(硫化鎘)的電阻率大大降低,成為導體。原先駐留在光導層與絕緣層界面的負電荷(電子),隨著(zhù)絕緣層表面的正電荷被二次負電暈中和的同時(shí),通過(guò)光導層向接地的導電基體泄逸。因此,明區的表面電位迅速下降至0伏左右。在暗區,則由于光導層(硫化鎘)未受光照,基電阻率仍然很高(即保持絕緣狀態(tài))使得駐留在光導層與絕緣層界面的負電荷不能向導電基體方向泄逸。絕緣層表面正電荷受基影響,即由于絕緣層下面負性電荷的吸引,使得消電電暈只能中和掉一部分表面正電荷,大部分正電荷仍然保留在感光鼓暗區表面。此時(shí),由于表面正電荷數量的減少
    ,在絕緣層下面的負電荷多于絕緣層表面的下奄荷,因此在導電基體與光導層界面處又感應出正電荷(導電基體側),基數量與表面正電荷減少的數量相等,以達到正負電荷量的平衡。雖然在感光鼓暗區仍保留有大部分表面電荷,但由于暗區仍保留大部分表面電荷,但由于暗區表面電位低于光導層的電位,因此仍未形成適用的靜電潛像。也就是說(shuō),二次充電/圖像曝光的結果,使得無(wú)論是在感光鼓的明區還是暗區,表面電位都已降為零電位,沒(méi)有形成電位反差。
      四、全面曝光
      經(jīng)過(guò)圖像曝光、二次充電(逆充電)后,在硫化鎘感光鼓的表面形成了表面電位相同、電荷密度不同的潛像,這種潛像是無(wú)法用傳統的靜電顯影方式來(lái)顯影的。為了把這種電荷密度潛像表面電位起伏的靜電潛像,必須對感光鼓表面進(jìn)行全面曝光。
      全面曝光就是利用曝光燈對感光鼓表面進(jìn)行全面、充分、均勻的光照,使感光鼓光導層(硫化鎘)的電阻率下降成為電的良導體。對于明區由于二次充電/圖像曝光時(shí)就已失去全部電荷,故全面曝光對基不發(fā)生任何作用,其表面電位不變;對于暗區,由于全面曝光使得絕緣層下面的光導層變?yōu)閷w,使光導層與絕緣層界面處多余的負電荷穿過(guò)光導膜層與導電基體感應上來(lái)的一部分負電荷則因有絕緣層表面正電荷的吸引,繼續保持平衡狀態(tài)。這樣在感光鼓絕緣層表面和導電基體間就形成電位差,最終使得感光鼓絕緣層表面“暗區”的電位迅速升高。
    因此,全面曝光的結果,使得感光鼓明區和暗區形成了明顯的電位差,最終在感光鼓絕緣層表面上形成了表面電位隨光學(xué)圖像明暗變化的高反差靜電潛像。
      五、顯影
      NP靜電復印法使用單組分顯影劑跳動(dòng)顯影。單組分顯影劑中沒(méi)有載體,基色粉粒子由磁性材料、炭黑和樹(shù)脂等組成,具有磁性和絕緣性。絕緣性有助于色粉的轉印,磁性便于用顯影磁輥來(lái)運載色粉。顯影時(shí),色粉與旋轉的顯影磁輥相摩擦而帶負電并且在顯影刮刀刃口的集束磁場(chǎng)作用下,在顯影磁輥表面形成一層薄而均勻的色粉層。當具有靜電潛像的感光鼓與顯影磁輥上的色粉層接近時(shí),在感光鼓表面靜電潛像和顯影磁輥交流偏壓的作用下,使色粉在感光鼓與顯影磁輥之間的跳動(dòng)顯影。
      六、轉印、分離、定影、清潔
      NP法的轉印、分離、定影和清潔等過(guò)程與卡爾遜靜電復印法一樣。感光鼓上的靜電潛像通過(guò)顯影形成可見(jiàn)的色粉像,經(jīng)轉印裝置轉印到復印紙上,再由分離裝置分離后送到定影部件進(jìn)行定影,使色粉固著(zhù)在復印紙上,形成永久的復印品。感光鼓則在清潔后進(jìn)入下一復印循環(huán)。

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