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2.感光鼓的工作原理和结构

　　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

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显影磁辊：显影磁辊是运载墨粉的重要部件。永久磁芯是不旋转的，它的作用是利用磁性 吸附墨粉到磁辊表面。磁辊表面喷有一层粗糙的石墨层，使之与墨粉刮板形成电于空穴而利 于墨粉传递。当载有墨粉的磁辊旋转出刮板位置时，磁辊表面的墨粉除带有电荷外，由于 磁场的作用力使之形成"磁穗"，也就是"墨粉雾"，对磁辊外套施加偏压，使磁穗有秩序 的排列起来。磁辊"隔套"的作用是控制磁辊表面磁穗与感光鼓之间的有效吸引距离，有 利于提高墨粉"跳动显像"。

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墨粉：激光打印机使用的墨粉是单组分墨粉，投影方法的原理类似于NP复印机，也就是 NP法。"单组分墨粉"并非没有载体，因为没有载钵，墨粉就无法运载。它是将"载体" 粉化成细微颗粒与墨粉混合，超细墨粉的颗粒应小于10nm。不同型号的激光打印机由于曝光 强度及显影偏压的不同，所用的墨粉也不同，不能随意代用，不同机型同等质量的墨粉"载 体"含量不同。也有一部分打印机使用无磁性墨粉。

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6.转印和消电系统

　　（1）转印装置

　　用高压静电将感光鼓表面的"墨粉图像"转印到普通纸上，这一过程称为"转印"。 当带正电的碳粉随着感光鼓转到打印纸附近时，在纸的后面放置的电极放正电，由于电 压高达500～1000V，静电吸引力便使纸紧贴在光导板上，带负电荷的碳粉即被吸附到纸的表 面上了。由于这种转印方式与纸的绝缘程度有关，当纸张因天气而受潮时，碳粉将因纸张 表面的漏电而不能完全及紧密地吸附在上面，而导致打印质量不良。

　　转印的方法有两种，一种为"电晕放电转印"（电极丝），另一种为"放电胶辊"转 印。二者的工作原理是相同的。机型不一，转印方式有所差别。早期生产的激光打印机多采 用电晕放电的转印方式。当载有墨粉图像的感光鼓旋转到与转印电极或转印胶辊相切的位 置时，一张打印纸也被送入二者之间，这时加到转印电极上的高压开始放电，将打印纸推向 感光鼓的同时，由于打印纸底面转印高压的电场作用，会将感光鼓上的墨粉图像吸引到打印 纸上，完成墨粉图像的二次转移。转印电极丝或转印胶辊放电极性是相同的，呈负性，但 这个负电压要比感光鼓曝光区所带负电压高，这样在把打印纸推向感光鼓的同时，也把墨粉 最大限度地吸引到打印纸上。但要注意，在墨粉转移到打即纸上时，如果打即纸受潮，绝缘 性能不好，将影响墨粉转移效率，故而会出现图像缺损、字符空心筹打印质量不佳的问题。

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（2）消电装置

　　当墨粉图像转印到打印纸上的同时，打印纸也带上了电荷。在打印纸输送过程中，由 于电场和磨擦可能破坏墨粉图像的结构，所以在墨粉图像转印后，又加上了一个"消电装置 "（消电极或消电齿），也称为"分离齿"。它的作用是把打印纸和吸附墨粉上的电荷中和 ，消除极性使其显中性，物理性地附着在打印纸上，从而保证定影之前墨粉图像的精度。 消电过程采用的是交流电压，从而达到最好的消电中和效果。
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：

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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，否则保持不往表面电 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。

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　　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。

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7.加热定影系统

　　将打印吸附在纸上的墨粉图像，利用加压热熔的方法，使溶化的墨粉浸入打印纸中，形成 固定图像的过程，称为"定影"。

　　吸附在纸上的碳粉，是由热性的树脂及碳粉混炼而成的微小颗粒，当吸附有碳粉的纸经 过两个较高而间隙又不大的金属滚筒之夹缝时，碳粉中的树脂溶化而与碳粉一起被紧紧地压 附在纸上，从而形成永久的图像，同时亦完成了激光打印的整个过程。墨粉的熔化温度约10 0℃，热辊的温度与纸张通过的速度有关，一般在150～180℃之间。感光鼓经过清扫残余 粉及光照清除剩余电荷，即进入下一轮循环。

　　激光打印机采用复合热压的方法，使用"定影组件"完成 定影。墨粉图像定影的工作过程如下：

　　当载有"墨粉图像"的打印纸，由导纸器进入定影装置内的加热辊与压力胶辊之间时， 由于加热辊被加热灯加热（185℃），同时由于压力胶辊的压力作用，使墨粉熔化浸入到打 印纸中。加热辊表面涂有聚四氟乙烯涂层，不易粘附墨粉。有些机型的压力胶辊表面也有 一层聚四氟乙烯膜，这样有利于双面打印时背面的墨粉不粘附。被加热定影后的 打印纸由分离爪与加热辊分离，经排纸轮导出，完成定影全过程。

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1）加热辊

　　加热辊用无缝铝合金管制成，管壁厚度在1～3mm之间，表面涂有聚四氟乙烯。以防止 定影时熔化的墨粉粘到辊上。加热辊表面的聚四氟乙烯涂层在高温下会有稍微软 化的现象，当打印纸被卡在定影装置内时，切不可用尖锐的硬物（如改锥、摄子）强行撬出 ，这样会损坏加热辊表面涂层，影响定影后墨粉图像的完整。

　　现在有很多的激光打印机采用更先进的陶瓷加热器（PCT），它升温快、节电，如惠普4L 。4P、5L、6L、6P、2100、4000、5000和佳能460、660、800和JX等型号都采用陶瓷加热 器定影。

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（2）加热灯

　　有些激光打印机用的加热灯是卤素灯管，功率一般为350～750W，固定在加热辊 中间，不随加热辊旋转，当打印机通电后，加热灯亮，对定影辊进行预加热，约1至2分钟后 热辊的温度达到185度左右，当加热辊表面温度达到定影温度时，由靠在加热辊表面检测温 度的热敏电阻通知主逻辑电路停止加热，准备好灯亮起，打印机可以开始打印。当加热灯损 坏时，整机不工作，有显示面板的机型会显示出错误指示或错误代码50 Error信息。