激光打印机硒鼓是如何工作的

发布网友发布时间：2022-04-19 22:54

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热心网友时间：2023-07-18 16:14

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率的性质。在有些光敏半导体中，"杂质光电导率"起主要作用。光敏半导体受光照射后，会不同程度地改变物体内的"载流子迁移率"（迁移率是载流子的迁移速度与外电场的比值）。标志物体的导电能力的"电导"，等于载流子密度乘以迁移率。迁移率上升，电导提高，电导率由本征光电导率、杂质光电导率和迁移率的值共同决定，只是在某种条件下便以其中的某种因素为主罢了。实际应用的各种光导体对光的敏感程度都不一样。光导体的电导率与它对光的敏感程度成正比。所以光感对光导体的导电性影响很大。光导体对光的光感度是不一样的。某一种光导体，只对某一区域光谱的光的光感度高，离开了这一区域，则可能丧失光感度。光敏半导体在与它适用的光波长范围内，会对光形成一个吸收峰值。在这个峰值范围内光电导效果最佳。它还与光的照度有关系。照度越高，产生的载流子越多，光电导率就越高。然而每种光导体的特性各异，所以在相同条件下，达到相同的光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（CdS）、硒-砷(Se-As）。有机光导材料（opc）等几种。制作感光鼓用的光导材料，应具备以下特性： ①耐磨性好。光导体表面要有一定的硬度，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。 ②温度稳定性好。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。 ③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，否则保持不住表面电位，不能形成必要的电位差潜像。感光鼓曝光后放电要快，即光衰迅速。放电越彻底越好。因为剩余电位的多少，既影响潜像的反差，又会带来打印品的"底灰"。 ④耐疲劳。感光鼓在使用的过程中，打印机要对其进行反复充电，因而要具有良好的耐疲劳性能，在规定的寿命时间内，打印质量不能因连续使用而下降。感光鼓的光导特性稳定性要好，应满足连续使用的要求。激光打印机使用的感光鼓，一般为三层结构。第一层是铝合金圆筒（导电层），第二层是在圆筒表面上采用真空蒸镀的方法，镀上一层光导体材料（光导层），第三层是在光导材料的外面再镀一层绝缘材料（绝缘层）。有的感光鼓为了更好地释放电荷，在光导层与铝合金导电层中间，加镀一层超导材料，以使电荷更迅速地释放。感光鼓表面的绝缘层，一是为提高耐磨性能，增加使用寿命；二是为光导层提供保护，防止光导体的磨损，保持光导体的光电导特性。导电层铝合金筒与激光打印机的地线相连，使曝光后的电位迅速释放。它是一个精度非常高的圆筒，在运转的过程中，能保持匀速运转及保持均匀电荷。
　　就像我们用笔在纸上写字一样，扫描曝光的工具是用激光束在感光鼓上进行"书写"曝光，这幅文字或图像是不可见的，这就是我们所说的"静电潜像"。当硒鼓表面经过钨丝电极时，其表面被充上正电，光导层与底基的界面感应出负电。当激光光束中有光部分照到硒鼓表面的某个区域时，称为曝光。经曝光后的地方电阻率明显地降低，表面的正电荷与界面的负电荷便中和消失，由于硒碲合金颗粒之间具有良好的绝缘性能，未经曝光的表面正电荷仍保持不变，即形成一层静电潜像。扫描曝光就是利用感光鼓表面光导材料的光敏性质。当光导体受到激光束扫描照射后，被光照的部分与感光鼓导电层导通使电荷消失，没有被光照射的部分仍保持充电电荷，这样就形成一幅电位差图像，也可以理解为对感光鼓的"消电"过程。消电过程，光导体表面的电位是在变化的，这个电位变化对打印质量影响很大。在对感光鼓表面充电时，随着电荷在感光鼓表面的积累，电位也不断升高，最后达到 "饱和"电位，就是最高电位。表面电位会随着时间的推移而下降，一般工作时的电位都低于这个电位，这个电位随时间自然降低的过程，称之为"暗衰"过程。感光鼓经扫描曝光时，暗区（指未受光照射部分的光导体表面）电位仍处在暗衰过程；亮区（指受光照射部分的光导体表面）光导层内载流子密度迅速增加，电导率急速上升，形成光导电压，电荷迅速消失，光导体表面电位也迅速下降。称之为"光衰"，最后趋缓。从理论上说光衰越快越彻底越好，实际上很难达到。剩余残留电位的高低就会影响打印质量，如残余电位过高，将会出现打印"底灰"现象。一幅静电潜像形成后，还必须经过如下所述的"显影"过程才能转换成墨粉图像。