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吕 汀 (北京信息职业技术学院, 北京 100070) 中图分类号：TH6 文献标识码：B 文章编号：1002—6908（2007）0420
前言 现代办公自动化（OA）设备如静电复印机、激光打印机、普通纸激光传真机以及激光多功能复合机等，都具有一种电摄影成像装置，它也是该类设备的核心。这种成像装置对于不同机型其结构不尽相同，但工作原理基本相同。 所谓电摄影成像装置，其基础部件是一种光电半导体，简称光导体或感光体。又因为在实际应用中多使用圆柱形的光导体，所以又俗称为光导鼓（感光鼓）。光导鼓的基本结构是由导电基体(铝筒或其它金属材料)和其上的光导层组成。光导层是光敏材料，在暗环境中，电阻率很高，近似于绝缘体，受光照射后，会迅速成为导体。静电复印机的工作原理是通过光导体，把光信号转换为电信号，从而把原稿的图像在光导体表面形成“静电潜像”，利用静电使带电的显影剂（色粉）附着到静电潜像上，形成可见的图像，然后再把该色粉图像转移到纸或其它介质上，经过固定（定影），则在纸上形成牢固的文字及图像。其基本过程可简单地分为6个步骤：充电、曝光、显影、转印、定影、清洁，也称为卡尔逊六步法。 充电是静电复印过程的第一步。目的是使光导体带上均匀的静电荷。充电质量的好坏直接影响复印品的质量。最原始的带电方法是摩擦带电。而静电复印机中的实用带电方法有电晕充电法和充电辊充电法。在避光的环境下，前者是利用电晕放电，使空气电离，在光导体表面均匀地沉积一层电荷，使光导体带电；后者是利用充电辊旋转接触于光导体鼓表面而使其带电。 下面就以上两种充电方法进行分析对比。 一、电晕充电法 电晕充电是一种传统的复印机充电方法，由于充电时充电器不与光导体接触，又称间接充电。 （一）电晕充电原理 图1所示为电晕充电原理示意图。
图1 电晕充电原理 我们知道，空气并不是理想的绝缘体，在一定条件下可以被电离。在空气被高度电离化的状态下，产生一种柔和的淡紫色雾状辉光（晕光）即电晕，这种现象通常称为电晕放电。电晕充电就是利用这一现象使光导体表面带电。其方法是：在离光导体表面很近的细金属丝的两端加上很高的正或负的直流电压，当直流高压升高到使电极丝周围的电场强度达到或超过空气电离临界强度时，空气被电离，产生大量的正负离子。与所加的直流电压极性相同的离子在电场力作用下离开电极丝，流向光导体表面。由于光导体在暗处具有很高的电阻，使光导体表面的电荷不断沉积、电位也不断升高。在这个过程中，流向光导体表面的电荷数量在逐渐地减少，而光导体泄漏电流在逐渐增加，当两者达到平衡时，光导体表面的电位达到了相对稳定状态，从而完成充电。带栅极的充电结构充电均匀，效果更好。如图1，当充电电压达到栅极电压时，电晕带电电荷流经栅极的电极至高压组件栅极电压输出电路，从而使光导体表面电压保持在与栅极电压相同的电位。 （二）电晕器结构 电晕充电装置主要由两部分组成：一是充电器，二是高压发生器。高压发生器是产生高压的装置，充电器是执行装置。充电器的典型结构如图2
l-张紧螺丝 2-电极丝架 3-屏蔽罩 4-电极丝 5-固定钩 6-弹簧 7-绝缘座 8-屏蔽板 9-护盖 10-护盖螺丝 图2 典型的充电器 二、充电辊充电法 充电辊充电法是一种新型充电方法，由于充电时充电器与光导体接触，又称直接充电，已用于理光等品牌的复印机中。现激光打印机和激光多功能复合机中也已普遍采用。 （一）充电辊充电方法 充电辊充电的方法是：充电辊与光导体表面保持充分接触并提供压力，使充电辊旋转接触于光导体表面，在充电辊与光导体之间通过电源施加电压时，充电辊通过导电橡胶层向光导体的表面充电。 充电电源有两种：一种是只加有直流电压。由于直流电压充电不均匀，由此可能造成图像密度的不均匀，产生周期性的条纹斑。因此，必须在施加直流电压的同时迭加脉冲交流偏压，以改善充电的均匀性。所以常用另一种方法，即在直流电压上再叠加一个交流电压，如图3所示。
图3 充电辊充电回路 （二）充电辊结构 充电辊的结构一般有四种，图3中所示的是常用的一种充电辊，它由三层特殊功能的材料构成。包裹在金属轴并保证轴心下方与光导体充分接触的一层是导电泡沫橡胶层(具有弹性)，导电橡胶层外面是电阻层，最外面的是保护层。金属轴的材料是碳素钢，导电橡胶层既提供了充电回流，又提供了充电辊对光导体表面的压力。电阻层的作用是限制从充电辊到光导体的充电电流，防止因光导体涂层有小的缺陷而产生过电流造成电压下降。保护层的作用是保护充电辊本身和光导体表面不受损伤，不粘墨粉。 （三）充电辊充电原理 当充电辊对光导体表面充电时，充电辊与光导体表面充分接触，并在充电辊和光导体之间施加了DC直流和AC交流高压，使两者迭加。在交流的峰值时刻(峰值交流电压至少为直流电压的两倍)，充电辊就把电荷转移到光导体表面，形成一条带状充电区。带状充电区在光导体上分布的疏密取决于交流的频率。另外，充电时，直流穿过充电辊表面是均匀分布的。 叠加交流电压可以极大的改善充电均匀性，但增加了成本，而且还产生一些臭氧，因此并不理想。而只用直流电源充电就要求充电辊的导电橡胶层外的电阻层具有非常均匀的电阻值，对充电辊的质量要求比较高。 （四）充电辊充电结构 图4为理光5000系列复印机充电辊充电示意图
1—充电辊 2—光导体（OPC） 3—高压充电板 4—充电端子 图4 理光5000系列复印机充电辊充电示意图 充电辊充电装置主要由高压充电板、充电端子和充电辊组成 在复印图像区域或在过程控制中，充电辊接触光导体表面，高压充电板通过充电端子向充电辊提供一个-1500V的恒定直流电压，从而为光导体表面提供一个约-900V的负电压。 三、充电辊与电晕充电器的比较 电晕充电装置结构简单，性能可靠，充电所形成的表面电位较高，静电荷密度分布均匀。但所需充电电压高，要求有5000～8000V，因而高压电源的结构较为复杂。而且当环境条件(如温度和湿度)变化时，对于充电效果会产生影响。此外，由于空气的电离，会产生臭氧(Ｏ3)，对人体和环境有一定的影响，且加速充电元件以及光敏元件的损耗。所以，一般机器中装有臭氧过滤器。现在有些品牌（如夏普）用锯齿形电极（ 由于充电辊充电是一种接触式的充电方式，不需要太高的充电电压，不产生空气电离，可以实现低压充电，而且有很高的充电效率，不仅大大减少了臭氧及氧氮化物的产生，同时避免了灰尘颗粒在电晕电极丝上的静电吸附，不需要过滤器装置，有利于环保。这是采用充电辊充电的最大优点。有关资料显示：对光导体分别使用充电辊和电晕充电器，对复印速度为 在装拆方面，电晕充电器拆装比较方便，大多数能直接从机器内抽出；而充电辊的装拆就比较麻烦。 随着人们对复印和打印质量、速度和环保等要求的不断提高，充电装置还会有新的技术不断涌现。如有的激光打印机中采用由导电聚合物纤维构成的充电毛刷辊进行充电，利用微放电和接触放电的原理，综合了上述两种技术的优点，能够达到均匀的充电效果，获得高质量的图像输出。可以预测，未来无臭氧，清洁的OA机器，将占据主导地位。其具体的材料将会进一步改进，使性能更好。     |
