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静电复印原理 富士施乐(中国)有限公司静电复印原理Concepts of Basic Xerography富士施乐PCO授权维修站基础培训教材编译: Michael Liu 2007年6月 第一版序1938年10月22日, 静电复印之父切斯特F卡尔逊 在纽约市的阿斯多利亚(Astoria)的简陋实验室做出了第一张静电复印图像. 当时卡尔逊所采取的复印方法被称为”卡尔逊法”. 这本手册是基于RANK XEROX的的中文译本, 它详细讲述了卡尔逊静电复印方法的基础原理和工作过程. 这本手册的阅读对象是所有从事OA行业技术服务的工作人员.由于编译时间比较仓促, 加之本人水平有限, 手册中难免有遗漏错误之处, 请读者发现后不吝赐教, 可发邮件到 M , 非常感谢.Michael Liu2007/5/31作于上海前言61. 静电原理简介8静电原理.8绝缘体, 导体和半导体.9电场强度9接地10练习题12练习题答案132. 感光体简介.14底基.14光导层.15有机化合物.15硒合金.15光导体特性.16光谱响应.16打印机的光谱响应.16复印机的光谱响应.16照相速度.18暗衰速率.18疲劳反映.18耐用性.19结晶.19小结.19练习题.20练习题答案.213. 充电简介.22用电极丝充正电.22用双极电极丝充电.24用带栅极的电极丝充负电.24小结.27练习题.28练习题答案.294. 成像简介.30复印机的成像.30稿台玻璃.30曝光灯.31透镜.31平面镜.32SELFOC 透镜.33缩放.34边缘消电和稿间消电.34杂散光.34带式扫描.34方法1.35方法2.35方法3.35方法4.35快速成像.35激光打印机成像.36激光器.37气体激光器.37半导体激光器.37多边形表面.37同步.38透镜.38平面镜.38小结.38练习题.39练习题答案.405. 曝光简介.41给带正电的感光体放电.41给带负电的感光体放电.42小结43练习题44练习题答案446. 显影简介45感光体充正电的双组分显影45显影剂充电46粉46载体46粉密度47下粉47下粉控制47下粉机构48显影剂传输系统48磁辊显影48给磁辊加偏压49瀑布显影50偏移挡板50显影电极50感光体充负电的单组分显影50粉的充电和移动51粉到潜像的转移51打印浓度控制52小结52练习题54练习题答案557. 转印简介56粉的转移56预转印57纸张分离57分离机构57分离电极57小结58练习题59练习题答案608. 定影简介.61热辊定影.61热辊.62压辊.62定影器润滑/清洁组件62纸张分离组件.62冷轧定影.62热辐射定影.63化学溶融定影.63小结.64练习题.64练习题答案.649. 清洁简介65移粉65减少电荷65清洁刮板65软刷66磁刷66粉的废弃或回收66粉废弃66粉回收67清除余电67小结67练习题68练习题答案6810. 过程的相互作用简介69例子1: 感光体充正电, 双组分显影的复印机.69充电.70成像.71曝光.71显影.71转印.72定影.72清洁.72例子2: 感光体充负电, 单组分显影的激光打印机.72充电.73成像.73曝光.73显影.74转印.74定影清洁前言复印机是将原稿进行拷贝的机器, 而电子打印机是把计算机数据转换成文档的机器. 复印机和打印机都由复杂系统组成, 这个系统将纸送进机器并在纸上生成一个永久的图像, 最后将打印品或者复印品输出.这些机器的核心是制作永久图像的过程, 一个基于静电复印原理的流程.这本书将向你介绍静电复印的7大步骤(如图1). 它以通俗易懂的语言详尽地解释了静电复印的过程, 以及使这些过程协同工作的原理.静电复印由一个7个过程的系统和相关设备组成, 它围绕这一个叫做感光体的设备来进行. 这些过程和其所涉及的设备相互关联, 而且, 这些过程同时进行. 因此, 这七个步骤都必须正常运行, 才能获得良好的打印或复印质量. 当你仔细阅读这本书后, 你就会更加明白这种相互关系.1 充电充电过程让感光体做好准备, 在充电过程中, 感光体表面将形成一层均匀电荷.2 成像成像过程将计算机数据或者原稿转换成光学的图像或者被投射的图像.3 曝光曝光过程使感光体上的电荷量按照要打印的图像进行变化.曝光以后, 感光体上代表线条, 字母和其它格式的图像区域的电荷量和没有图像的区域的电荷量将不同.4 显影显影过程将墨粉存储在感光体上对应图像的区域. 这需要首先给墨粉充电. 显影之后, 感光体上将可以看到墨粉图像.5 转印转印过程将纸张带到与感光体接触并把墨粉转移到纸上. 转印过程涉及给纸张加电, 使得粉不再吸附在感光体上, 而是被吸引到纸上. 转印后, 大部分墨粉图像转移到纸上, 而不是感光体上.6 定影定影过程将墨粉颗粒熔化, 使得墨粉渗入纸张纤维. 定影之后, 图像将变成永久性.7 清洁清洁过程将感光体上所有剩余墨粉清除, 并确保感光体已经为下一次充电做好了准备. 清洁的过程涉及两个步骤: 使用光或者电极来中和残留电荷, 并机械清除所有残留墨粉.这七大步骤是静电复印的核心. 市场上现在有大量的复印机和打印机, 各种机器的流程也不尽相同. 但是, 除了成像过程外, 打印机和复印机的其它过程都是类似的. 这本手册详细解释了这些基本过程, 它将使你熟悉当今市场上打印机和复印机的最常见的设计方法.这本手册分十个章节. 第一章解释了静电学的基本理论, 这是静电复印的基础. 第二章是关于感光体, 静电复印系统的核心组件. 接下来的七个章节将逐一详细解释静电复印的七大步骤. 最后一章, 过程的相互作用, 讨论了这些过程如何相互联系, 并讨论了静电复印过程中可能出现的问题, 还描述这些问题的症状. 每一个章节后面都有一个简单的练习, 来帮助你了解自己在学习下一章之前, 是否已经掌握本章节内容.读完这本书并且完成练习题后, 你应该能够做到如下几点:1) 解释在静电复印中运用的基本静电原理;2) 列举静电复印的主要步骤3) 解释不同阶段是怎样影响打印/复印质量的1. 静电原理简介图1-1 显示了打印机和复印机模型中与静电复印相关的组件.其中有五个过程, 充电, 曝光, 显影, 转印, 清洁, 都与感光体相关. 它们涉及到在感光体上形成潜像, 将粉施加到感光体上, 将图像转移到纸上, 以及把所有残留的粉从感光体清除.这五个过程, 是通过控制感光体和墨粉上的静电电荷来实现的. 即控制正电荷和负电荷, 这些静电原理的基本组件.静电原理静电原理是研究正电荷荷和负电荷移动的理论. 因为这些电荷不能被肉眼看到, 所以理解下面的知识时可能需要运用一点想像力.所有的物质, 包括我们周围的空气, 都是由原子构成. 因此, 理解静电原理需要从解释原子开始. 原子由带正电荷的原子核即质子和绕着原子核做轨道运动的负电荷即电子组成. 通过控制电子和质子的电荷平衡, 物质会总体呈现出正电或者负电. 带有相同数量的电子和质子的物质被认为是电中和或者电平衡(如图1-2).而物质中的电子和质子的电平衡将会被增加额外电子或者取走一些电子打破. 为了改变这种平衡, 需要对物质加上一定数量的额外能量. 如果原子获得一个电子, 那么原子将带上负电; 如果原子失去一个电子, 质子的数量要多, 所以原子将带上正电(如图1-3). 一个带电的原子被称为离子.静电原理中有一个基本特性: 电荷同性相斥, 异性相吸(如图1-4). 而带电物体间形成的力叫做静电场. 在静电复印中, 电子的移动将产生吸引或者排斥的电场. 这些电场将把粉放到需要它的地方, 并将粉从不需要它的地方清除. 到目前为止, 我们都讨论的是单一原子的电荷. 但在现实中, 我们处理的不是一个原子而是分子, 分子是由很多原子构成. 当电子从一个分子离开后, 它将移向另外一个分子.这意味着电子被迫离开轨道后, 不仅会使施主分子拥有过剩的质子, 还会使其它分子拥有过剩的电子.在我们了解了感光体表面的电荷发布情况以及感光体的结构后, 电子移动的作用将变得更加重要.绝缘体, 导体和半导体在分子内部能在原子间移动的电子的数量取决于物质的特性和施加到物质上用来移动电子的外力.在一些物质中, 比如铜和铝, 电子的移动相对比较容易. 这些材料被称为导体. 导体需要较少的外力就可以使电子移动.在其它物质中, 比如玻璃或橡胶, 电子很难进行移动. 这些物质被称为绝缘体, 或者电介质. 必需要施加很大的外力才能使它们的电子移动.还有一些物质, 比如硒, 硅和许多的有机化合物既可以是导体也可以是绝缘体, 这取决于当前的条件. 这些物质叫做半导体. 在有光或无光的情况下表现为导体或绝缘体的物质被叫做光导体. 但是, 在任何情况下, 半导体都不会是一个完美的绝缘体或者完美的导体.静电复印的感光体是由光导材料制成. 你在学习静电复印的过程中将会了解如何利用光导体的特性.电场强度电场强度用来测量带电物体间相互吸引和排斥的力量. 有两个变量影响电场强度, 第一个变量是距离. 当带电物体相距较近, 电场强度变得更强, 反之更弱. 第二个变量是每个物体的电荷的大小, 如果物体带上的电荷更多, 相应地电场强度更强.带电物体通常会同时受到多个电场的作用. 物体中的电荷如何移动取决于所有电场的相对电场强度.接地如果一个物体形成了电荷或者暴露于过量的电荷, 它将试图通过电子移动来保持电中和. 而地面则为电子提供一个可以从物质往返移动的通道, 以此来保持物质的电中和.让我们假设一下一个没接地的导体被放置在一个充正电的物体旁(图1-5).此时导体中的电子将要重新排列来与附近的电荷进行匹配, 这样在导体和充正电的物体间产生了一个静电场. 这个变化使导体中的一些质子缺少了电子, 导体带上正电荷. 而导体内部的电子和质子间的电场将会减弱第一个电场的强度.现在, 让我们看看在相同的情形下如果导体接地会怎样变化(如图1-6). 同样, 我们从导体靠近一个带正电的电场开始, 导体的电子重新排列. 但是这一次, 电子能够从地面来补充物质由于电子迁移而带来的正电荷. 因为这些原子是中性的而不是正离子, 所以原子和重新排列的电子之间的电场非常微弱. 这样电子和原始正电荷的电场将比前面更强.练习题1. 在原子中的带负电的微粒的名称下面划线.a) 中子b) 质子c) 电子2. 在静电场的定义下划线.a) 电子绕原子旋转的路径b) 带电物体之间的形成的力量c) 将质子保持在一起的结合力3. 写出影响电场强度的三个主要变量.a) _b) _c) _4. 写出受电场强度影响的五个静电复印的过程a) _b) _c) _d) _e) _5. 在静电原理中接地的作用下划线.a) 提供外力使半导体从绝缘状态转换到导体状态b) 将电子从质子拉走从而获得正离子c) 提供一个路径使电子可以从物体上来回移动以维持电中和练习题答案1. 在原子中的带负电的微粒的名称下面划线.a) 中子b) 质子c) 电子2. 在静电场的定义下划线.a) 电子绕原子旋转的路径b) 带电物体之间的形成的力量c) 将质子保持在一起的结合力3. 写出影响电场强度的三个主要变量.a) _电荷间的距离_b) _电荷强度_c) _带电物体的形状_4. 写出受电场强度影响的五个静电复印的过程a) 充电_b) 曝光_c) 显影_d) 转印_e) 清洁_5. 在静电原理中接地的作用下划线.a) 提供外力使半导体从绝缘状态转换到导体状态b) 将电子从质子拉走从而获得正离子c) 提供一个路径使电子可以从物体上来回移动以维持电中和2. 感光体简介为了理解感光体的重要作用, 我们将重温一下静电复印的7大步骤(如图2-1). 每个过程都会产生一个输出:充电: 感光体上被充上一层均匀的电荷成像: 图像被投射到感光体上曝光: 感光体上获得静电潜像显影: 感光体上出现墨粉图像转印: 墨粉图像从感光体转移到纸上清洁: 清洁感光体你可以看出, 上面六个输出都在或多或少与感光体有关. 所以理解感光体的结构非常重要.在充电过程中, 感光体必须能够在暗处接收和保持电荷. 此时它必须充当一个绝缘体. 在曝光过程中, 感光体必须在曝光的区域放电, 这是它应该充当一个导体. 这意味着感光体必须由光导材料做成.然而, 感光体必须被建成能控制电子的移动. 换句话说, 感光体的结构必须允许电荷能在不同条件下和不同时刻进行布置, 保持和释放.为了实现对电子移动的控制, 感光体不仅仅由光导材料构成. 相反, 感光体至少由两层组成: 底基和光导层.底基底基有四个主要功能. 其中三个功能对于充电, 曝光和清洁过程具有重要的作用, 这要求底基是一个良导体.1. 底基有助于在感光体表面维持一层均匀的电荷;2. 底基有助于控制感光体电荷的电场强度3. 底基给感光体提供电气上的接地底基的第四个功能是物理上的.它给薄薄的光导层提供了一个坚实的基座.大多数的感光体的底基由铝组成. 铝是一种良导体, 而且它的提炼, 加工, 抛光和清洁的成本比其它大多数导体要低.光导层光导层是感光体的最重要部分. 正是通过这一层, 电荷在曝光时移动. 你将在后面的章节中更了解这一点.当前有好几种不同的材料可以被用来制成光导层, 比如硒合金, 砷硒化合物, 硫化镉, 无定形硅和很多的有机化合物.最常见光导材料是有机化合物和硒合金. 我们的讨论只限于这些材料.有机化合物有机化合物的定义是基于碳的化合物. 不同的复印机打印机厂商会采取不同的有机化合物. 大多数有机光导层具有两层结构: CGL(电荷生成层)和CTL(电荷传输层)(如图2-2).最接近底基的层次是电荷生成层, 这一层包含了在感光体充当导体时自由移动的电子.而最顶层(表层)叫做电荷传输层. 感光体充电时, 感应电荷就存在于电荷传输层.有机感光体在光导层和底基之间有一个额外的阻挡层. 这个Barrier(阻挡层), 有时也叫做Under Layer(下层), 防止底基和光导层之间的电子的自由漂移.硒合金硒被用作很多光导层的材料, 而复印机中用得比打印机中多. 但是由纯硒制成的光导体却不具备获得长期的优良的复印/打印质量的特性. 所以, 光导层通常是由硒和其它材料的合成材料制作而成, 比如砷, 锑, 碲.基于硒的感光体有一个叫做Trapping Layer(阻挡层)的顶层(如图2-3). 当感光体的最顶层和空气接触后就产生了这一层. 阻挡层防止光导层的分子间的电子自由移动. 在效果上, 阻挡层在光导层的表面形成了一个绝佳的绝缘层.光导体特性光导体有很多特性, 这些特性在设计者选择打印机或复印机的感光体时必须考虑. 选择的感光体必须能够支持系统的工作速度, 并与成像方法, 曝光方法和显影方法匹配.在本章中, 我们将讨论感光体的六个主要特性: 光谱响应, 照相速度, 暗衰速率, 疲劳反映, 耐用性, 结晶.光谱响应光谱响应, 有时也叫做色彩响应, 指的是感光体对色彩频谱与光线频谱的捕捉和反应能力.我们看到的颜色都有一个相应的波长. 例如, 红色的波长是700埃(注: 一埃等于一亿分之一厘米), 蓝色波长430埃, 等等.所以, 从技术角度来说, 光谱响应指的是光导体对于不同波长的光的反应能力. 没有一个感光体对于所有波长的反应是相同的. 例如, 一些复印机对于蓝色就不反应. 在这些复印机中, 蓝色的原稿就复印不出来. 另外一些复印机对于黄色很敏感, 如果原稿的纸是黄色的, 复印的东西上就会有一层灰色或者黑色的底灰.打印机的光谱响应在打印机中, 选择曝光元件时必须考虑光导体的光谱响应.例如, 在激光打印机中, 曝光元件是激光器. 大多数激光器是单色光的, 即大多数激光器发出的是单波长的能量. 激光束的波长要与感光体的最佳光谱响应匹配.复印机的光谱响应在复印机中, 光谱响应的作用更加重要. 假设原稿上有彩色, 感光体应该能将彩色转换成相应浓度的黑色或灰色. 理想的情况是感光体应该对整个光谱的彩色进行同样反应.在复印机中, 原稿的图像是通过曝光灯发出的光以及平面镜, 透镜被投射到感光体上. 因此, 我们将通过讨论光来开始讨论光谱响应.当一束白光通过一个三棱镜后, 白光将被分解成几个可见的色带. 色带中的每种颜色都有一个响应的波长(如图2-4). 色带中包含的颜色取决于光源的种类. 一般来说, 我们谈论的是包含了可见色谱中大多数颜色的白光. 更加特别地, 我们谈论的是包含三原色(红, 绿, 蓝)的光线.三大因素构成我们观察彩色世界的能力.首先是”白光”光源, 它能在物体上投射色彩的整个光谱. 第二是物体, 它反射一些波长的能量而吸收另外一些波长的能量. 第三是人眼, 它对红色, 绿色和蓝色等彩色进行反应.假如我们正在看一只红苹果.图2-5显示了实际上发生了什么. 一束白光投射到苹果上, 苹果的表面吸收了除红光波长以外的所有波长. 红光的波长被反射到我们的眼睛, 我们的眼睛看见了红光, 所以我们观察到这些波长以及苹果是红色的. 同理, 复印机中使用了类似的基本观察过程. 只不过复印机中不是人眼对物体反射的色彩波长进行反应, 而是感光体对原稿反射的光波长进行反应.所谓感光体对被投射的彩色波长及相应能量级的反应, 就是指它基于光导材料对每个能量级的敏感度对光导层进行放电.为了让原稿被投射到感光体上, 它必须用一个光源来照明. 这个光源一般是由一个或多个曝光灯来提供.我们说过白光包含了可见光的整个波长, 同时我们假设白光包含等量的各种颜色. 在我们的苹果的例子中, 如果光线中不包含红光, 那么就不会有红色的波长被反射到我们的眼睛里, 我们也不会看到一只红苹果.大多数的灯里包含的各种颜色的数量实际并不相等, 灯有不同的光谱分布. 曝光灯的光谱分布必须和感光体的光谱分布匹配. 我们来看一个假设的例子(如图2-6).我们有一只包含很少的蓝光的灯. 为了让感光体对这个微弱的蓝光进行反应, 光导体对蓝光的敏感性应该要极高.同时假设我们的灯还拥有超量的黄光, 所以感光体对黄色的敏感度可以较低. 因为投射到感光体上的黄光数量很多, 感光体仍然可以反应.因此, 一个理想的曝光灯是灯的光谱分布特点能够补偿感光体的光谱分布特点(如图2-7). 这将保证副本能够按照彩色原稿把图像的相对浓度体现出来.照相速度感光体的照相速度是用来测量在一定的时间内, 在一定的光强度下感光体的电荷损失.在静电复印中, 充电的感光体是选择性地被曝光, 电荷从感光体上被光照射地区域被带走. 为了获取一个良好的复印/打印效果, 感光体的曝光区域必须在曝光时间内进行有效放电.因此, 感光体的照相速度直接影响到曝光组件的类型和强度, 以及曝光时间.在激光打印机中, 激光束的强度被调节到与感光体的照相速度相匹配.在复印机中, 感光体的照相速度直接影响曝光灯的类型. 曝光灯必须在一段时间内投射一定强度的光. 同时, 因为曝光灯会日益老化, 这将反过来影响曝光灯输出的强度和均匀性, 所以需要定期更换.照相速度还会受感光体的寿命和状况的影响.暗衰速率虽然感光体在黑暗中充当一个绝缘体, 但是它不是一个完美的绝缘体. 在黑暗中一些保持的电荷将会泄漏. 这种电荷损失叫做暗衰. 在一定时间内电荷泄漏的数量被称为暗衰速率.有一种确认暗衰速率的方法是测量一只充电感光体泄漏掉一半电荷需要的时间. 这个速率在不同的感光体上是不一样的, 这取决于感光体的类型和状况.疲劳反映连续快速的多次曝光会降低感光体移除表面多余电荷的能力. 这种放电能力降低的现象叫做疲劳反映.感光体疲劳的速率仍然是由光导层的材料决定.当感光体被暴露在强光下, 比如太阳光下时, 疲劳反映是一个严重的问题. 强光能使电子离开光导体原子太远以致在静电复印过程中不能被取回.疲劳反映在高速复印机和打印机中成为一个关键因素. 高速设备的感光体必须要有一个很弱的疲劳反映, 以应付连续不断的快速曝光.疲劳反映在维护复印机或者打印机时也是一个重要的考虑点. 如果感光体被暴露在室内光线下太久, 在它们正常工作之前需要在暗处放置一段时间. 这样会允许电子返回光导体原子.耐用性所有的东西都会损耗. 感光体也一样. 抵制磨损的能力叫做耐用性.感光体可能会被化学物质损坏, 比如润滑剂, 熔剂, 或者手指上的油; 也会被热损坏; 或者仅仅因为不断地与纸张和显影剂接触而损伤; 这些磨损将被转换成复印或者打印副本质量故障.感光体的故障包括光导层的划伤或磨损, 表层形成涂膜, 氧化(感光体和环境的化学反应), 快速结晶.结晶基于硒的感光体容易受一个叫做结晶的化学过程的影响. 在结晶过程中, 硒分子从一个松散的随机的排列变成一个几何图案(如图2-8). 结晶对硒作为光导体的能力有着负面影响. 如果完全结晶, 感光体不再容易被充电. 结晶对光谱响应和照相速度有着直接影响. 这将使复印打印质量变差.结晶是一个自然过程, 它不能消除.结晶会因为热, 硒的缺陷, 比如划伤或者接触到化学污染物, 都会加速感光体的结晶. 因此, 通过正确地使用和储存感光体, 结晶过程会被减速.小结静电复印的过程是围绕着感光体展开的. 感光体的形状多种多样, 常见的是鼓状或者带状. 不管形状如何, 感光体至少包含两层: 底基和光导层.底基是接地的, 它给感光体提供电子来源, 并且充当物理的支撑.而光导层的结构在不同系统中各不相同. 最常见的类型是有机感光体和基于硒的感光体.根据制作材料不同, 感光体有若干性能参数.光谱响应指感光体感受彩色光谱以及相应波长的能力.照相速度测量的是光导体在一定时间内在一定光线强度下曝光时放电的数量.暗衰速率测量感光体在黑暗中经过一定时间后电荷的损失量.疲劳反映指感光体移除多余电荷的能力被减弱.耐用性是感光体抵制磨损的能力.结晶涉及到光导体分子的结构由随机排列变成几何图像, 尤其在硒合金中.练习题1. 在感光体被称为光导体的原因下方划线.a) 它的表面像照相的胶片b) 它在黑暗中是一个良导体c) 它在光线中能够导电, 但是在黑暗中不导电2. 对下列名词和描述进行匹配.a) 耐用性 _ 在黑暗中经过一段时间后从感光体表面泄漏的电荷数量b) 光谱响应 _ 感光体抵制磨损的能力c) 暗衰 _ 感光体对于光线的色谱的反应能力d) 照相速度 _ 在一定时间内, 在一定光强度下感光体上电荷的损失速度e) 结晶 _ 感光体的表层移除电荷的能力减弱f) 疲劳反映 _ 分子的移动从一个松散随即的排列变成一个集合图案3. 列举出底基的几大功能:a) _b) _c) _d) _练习题答案1. 在感光体被称为光导体的原因下方划线.a) 它的表面像照相的胶片b) 它在黑暗中是一个良导体c) 它在光线中能够导电, 但是在黑暗中不导电2. 对下列名词和描述进行匹配.a) 耐用性 _c_ 在黑暗中经过一段时间后从感光体表面泄漏的电荷数量b) 光谱响应 _a_ 感光体抵制磨损的能力c) 暗衰 _b_ 感光体对于光线的色谱的反应能力d) 照相速度 _d_ 在一定时间内, 在一定光强度下感光体上电荷的损失速度e) 结晶 _f_ 感光体的表层移除电荷的能力减弱f) 疲劳反映 _e_ 分子的移动从一个松散随即的排列变成一个集合图案3. 列举出底基的几大功能:a) 有助于在感光体表面维持一层均匀的电荷b) 有助于控制感光体上电荷的电场强度c) 给感光体提供电气上的接地d) 给光导层提供基层3. 充电简介在前面两个章节中, 你已经学习了静电学和感光体的基本知识, 这一章将要讲述静电复印七大步骤的第一个步骤, 充电. 你将了解如何在感光体的表面感应电荷.感光体在光线下是一个导体, 而在黑暗中是一个绝缘体. 为了在感光体上感应电荷并且保持电荷,必须要在黑暗中进行感应. 如果表面带电的感光体被暴露在光线下, 电荷将立即通过底基导入地面, 而感光体表面将保持电中和.但是, 在黑暗中, 光导层是一个绝缘体. 如果不使用一个巨大的能量, 电子不能轻易移动. 我们使用感光体周围的空气分子来在感光体表面生成正电荷或者负电荷.在充电过程中, 需要使用复印机或打印机的下列专门组件(如图3-1)l 感光体l Corotron(单极电极丝), 或带Scorotron(带栅极的电极丝), 或者Dicorotron(双极电极丝)l 电源在本章中, 我们将详细讲解:l 使用单极电极丝给感光体充正电l 使用带栅极的电极给感光体充负电使用Corotron给感光体充正电根据静电原理, 你应该知道一个电子比质子少的表面将带上正电. 因此, 如果我们要使感光体带上正电, 我们需要将电子移走. 我们将使用单极电极丝, 以及感光体周围的空气来生成正电.Corotron 由电极丝, 三面封闭一面敞开的屏蔽罩构成. 电极丝一般是一个良导体制成, 通常为钨或铂, 它与电源相连. 而电源, 电极丝屏蔽罩和感光体的底基都与地面相连(如图3-2).在充电过程中, 电源给电极丝提供了很高的正电压, 比如1200VDC, 这个正电压是如此大, 所以接地的电极屏蔽罩的内部开始充满了负电荷, 因为电势差所以在电极丝和屏蔽罩间形成了很强的电场, 如图3-3所示. 在这个强电场中, 空气中的自由电子开始加速向带正电的电极丝移动(记住, 异性电荷相吸), 当这些电子加速移动时, 它们与空气分子发生碰撞, 使得其它空气分子中的电子脱离质子的吸引, 空气分子开始变成带正电的离子, 新的自由电子又开始向电极丝加速移动, 从而与更多的其它空气分子发生碰撞, 如此反复, 将带来更多的正离子和自由电子, 这个过程, 被称为电离, 将一直继续直到电极丝的周围充满了正离子(如图3-4). 这个离子云有时会发出光晕,因此得名“电晕”. 当电极丝充了正电后, 还将形成第二个电场, 即电极丝和接地感光体之间的电场, 这个电场没有电极丝和电极屏蔽罩之间的电场强, 但是当电极丝周围充满了正离子后, 它将会产生一个意想不到的效果.电极丝周围的正离子因为被电极丝排斥, 沿着电极丝和感光体之间的电场, 向感光体表面移动, 最后, 在感光体表面将生成一层正电荷. 接地的电极屏蔽罩帮助控制了电极丝和感光体之间的电场, 而屏蔽罩的形状将控制静电场的方向. 很快, 感光体表面的空气分子将变成正离子, 而这一层正离子, 实际上就是感光体表面所充的正电荷. 但是现在还有两件事情需要解决, 一是当感光体表面转离电极丝时这个充电层依然维持, 二是这次充电层是均匀的, 而感光体的接地能够解决这两个问题(如图3-5). 还记得我们提过, 底基是一个良导体, 同时它是接地的, 当感光体表面感应上很强的正电荷时, 底基也开始反应, 底基电子开始移动, 所以在氧化层(或阻挡层)的边缘形成了一个负电荷层, 这个负电荷层与感光体表面的正电荷层形成了另外一个电场, 而鼓的接地将通过底基获得电子来维持负电荷层的电量.用Dicorotron 充正电或者负电像Corotron一样, Dicorotron的核心组件也是一根电极丝, 然而, Dicorotron的电极丝被一个塑料罩包围, 在塑料罩的内部, 还有一个金属罩, 其围住了电极丝的上面和两边. Dicorotron 电极丝被充上交流电, 电极丝同时产生了正离子和负离子, 而金属罩加的是直流电, 金属罩的电压可以调节, 从而控制电极丝产生的正离子和负离子的数量(如图3-6).取决于金属罩上施加的是正电压或者负电压, Dicorotron 将产生更多的正离子或者负离子, 因此, Dicorotron既可以用来充负电又可以用来充正电. 因为金属罩的电压, 所以感光体表面充电率可以控制, 从而使Dicorotron 成为一个理想的自调节系统使用带栅极的电极丝给感光体充负电如果一个表面的电子比质子多, 那么它将带负电. 因此, 如果我们要使感光体带上负电, 需要给它增加电子. 我们将使用带栅极的电极丝来生成负电(图3-7).Scorotron 在Corotron基础上增加了一个栅极, 栅极被放在屏蔽罩开口的一端. 栅极和电极丝都连接到一个接地的电源. 在充负电时, 屏蔽罩不要接地.在某些情况下, 电极丝实际上是一个金属片, 其面对感光体表面的边缘常常被切成锯齿状, 锯齿的齿尖称为Scorotron 销. 在充电时, 电源给电极丝加上负的直流高压, 这使得电极丝带上很强的负电, 此时将形成三个电场, 电极丝和屏蔽罩之间的电场, 电极丝和栅极之间的电场, 电极丝和接地感光体之间的电场.这些电场使最接近电极丝的空气分子的电子挣脱分子的约束力获得自由, 而这些自由电子将被电极丝强力排斥(记住: 同性电荷相斥), 当这些电子加速移动时, 它们将与其它空气分子碰撞, 使更多的电子从分子逸出. 空气分子变成正离子, 新的自由电子被排斥离开电极丝, 这个过程被成为电离. 这个电离的过程将一直继续到电极丝周围充满了正离子和自由电子(如图3-8). 一部分电子将向屏蔽罩移动, 然而到一定程度时