感光鼓結(jié)構(gòu)原理

1、感光鼓感光鼓是激光打印機(jī)的核心部件。它是一個(gè)光敏器件，主要用光導(dǎo)材料制成。它 的基本工作原理就是光電轉(zhuǎn)換的過(guò)程。它在激光打印機(jī)中作為消耗材料使用，而且 它的價(jià)格也較為昂貴。 光敏半導(dǎo)體有半導(dǎo)體的共性，如受熱激發(fā)，摻雜后改變電導(dǎo) 率等。此外，它還具有其 他半導(dǎo)體不具有的光導(dǎo)電特性。光敏半導(dǎo)體受光照射后， 它的電導(dǎo)率可以上升幾個(gè)數(shù)量級(jí)。從能帶上講，它的價(jià)帶中的電子吸收了光的能量后，躍入導(dǎo)帶，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。這種由光照產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)， 稱為光生載流 子。光敏半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的光生載流子增多，它的電導(dǎo)率就上升。這種 受光照射后 提高的電導(dǎo)率稱為本征光電導(dǎo)率。實(shí)際應(yīng)用中，光敏半導(dǎo)體材料需經(jīng)過(guò)摻雜后，

2、才能制成激光器使用的半導(dǎo)體材料。所 以除了有本征光電導(dǎo)率外，還必須具有光激 發(fā)雜質(zhì)能級(jí)上的電子或空穴形成的雜質(zhì)光電導(dǎo)率的性質(zhì)。在有些光敏半導(dǎo)體中，雜質(zhì)光電導(dǎo)率起主要作用。光敏半導(dǎo)體受光照射后，會(huì)不同程度地改變物體內(nèi)的 載流子遷移率（遷移率是 載流 子的遷移速度與外電場(chǎng)的比值）。標(biāo)志物體的導(dǎo)電能力的電導(dǎo)，等于載流子密度乘以遷移率。遷移率上升，電導(dǎo)提高，電導(dǎo)率由本征光電導(dǎo)率、雜質(zhì)光電導(dǎo)率 和遷移率的值共同決 定，只是在某種條件下便以其中的某種因素為主罷了。實(shí)際應(yīng)用的各種光導(dǎo)體對(duì)光的敏感程度都不一樣。光導(dǎo)體的電導(dǎo)率與它對(duì)光的敏 感程 度成正比。所以光感對(duì)光導(dǎo)體的導(dǎo)電性影響很大。光導(dǎo)體對(duì)光的光感度是不

3、一 樣的。某一種光導(dǎo)體，只對(duì)某一區(qū)域光譜的光的光感度高，離開(kāi)了這一區(qū)域，則可能喪失光感度。光敏半導(dǎo)體在與它適用的光波長(zhǎng)范圍內(nèi)，會(huì)對(duì)光形成一個(gè)吸收峰值。在這個(gè)峰值 范圍 內(nèi)光電導(dǎo)效果最佳。它還與光的照度有關(guān)系。照度越高，產(chǎn)生的載流子越多， 光電導(dǎo)率就越 高。然而每種光導(dǎo)體的特性各異，所以在相同條件下，達(dá)到相同的光 電導(dǎo)率指標(biāo)所需要的照 度是不同的。目前感光鼓常用的光導(dǎo)材料有硫化鎘（CdS）、硒-砷（Se-As）。有機(jī)光導(dǎo)材料（opc）等幾種。制作感光鼓用的光導(dǎo)材料，應(yīng)具備以下特性：耐磨性好。光導(dǎo)體表面要有一定的硬度，要能承受顯影轉(zhuǎn)印和清潔過(guò)程中的機(jī)械磨損。如果感光鼓（光導(dǎo)體）被磨損或劃傷，將導(dǎo)致

4、打印質(zhì)量的下降或破壞感光鼓，磨損嚴(yán)重時(shí)只有報(bào)廢。在實(shí)際的工作中，因磨損、劃傷而報(bào)廢的感光鼓最多。 現(xiàn)在一種新 型的長(zhǎng)壽命的陶瓷感光鼓（a-Si）已經(jīng)得到了應(yīng)用，可打印30萬(wàn)張以上。溫度穩(wěn)定性好。光導(dǎo)體的性能容易受溫度的影響，所以，在激光打印機(jī)性能 中特別強(qiáng)調(diào)使用環(huán)境要有合適的溫度與濕度，否則會(huì)影響打印質(zhì)量。光電導(dǎo)性好。光電導(dǎo)性是感光鼓的重要指標(biāo)，它直接影響到打印質(zhì)量的好壞。 因?yàn)楦泄夤倪B續(xù)工作 在充電、放電的循環(huán)過(guò)程中，要求充電時(shí)電位上升快，表面飽 和電位比應(yīng)用電位要高；否則 ，初始電位上不去，也將影響打印質(zhì)量。充電后的感 光鼓暗衰減要小，否則保持不往表面電 位，不能形成必要的電位差潛像。感光

5、鼓曝光后放電要快，即光衰迅速。放電越徹底越好。因?yàn)槭Ｓ嚯娢坏亩嗌?，既影響潛像的反差，又?huì)帶來(lái)打印品的底灰。耐疲勞。感光鼓在使用的過(guò)程中，打印機(jī)要對(duì)其進(jìn)行反復(fù)充電，因而要具有良 好的耐疲 勞性能，在規(guī)定的壽命時(shí)間內(nèi)，打印質(zhì)量不能因連續(xù)使用而下降。感光鼓 的光導(dǎo)特性穩(wěn)定性要好，應(yīng)滿足連續(xù)使用的要求。激光打印機(jī)使用的感光鼓，一般為三層結(jié)構(gòu)。第一層是鋁合金圓筒（導(dǎo)電層），第二層是在圓筒表面上采用真空蒸鍍的方法，鍍上一層光導(dǎo)體材料（光導(dǎo)層CGL）， 第三層是在光導(dǎo)材料的外面再鍍一層絕緣材料（絕緣層 CTL）。有的感光鼓為了更好 地釋放電荷，在光導(dǎo)層與鋁合金導(dǎo)電層中間，加鍍一層超導(dǎo)材料 （UCL），以使電

6、荷更 迅速地釋放，或使用陽(yáng)極化來(lái)作為阻擋層。感光鼓表面的絕緣層，一是為提高耐磨性能，增加使用壽命；二是為光導(dǎo)層提供 保護(hù)，防止光導(dǎo)體的磨損，保持光導(dǎo)體的光電導(dǎo)特性。導(dǎo)電層鋁合金筒與激光打印機(jī)的地線相連，使曝光后的電位迅速釋放。它是一個(gè) 精度非常高的圓筒，在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，能保持勻速運(yùn)轉(zhuǎn)及保持均勻電荷。感光鼓的結(jié)構(gòu)原理感光鼓的結(jié)構(gòu)分成涂布與基材,基材是由金屬構(gòu)成的，現(xiàn)在都是用鋁來(lái)當(dāng)基材基 材部分接地以引導(dǎo)電子能迅速消散掉，涂布層則可概略分成。保護(hù)層 電性層防反射層/輒荷保修一匕貿(mào)性屑】/防反射屑基材傍齡保護(hù)層感光鼓的表面必須與碳粉，布電滾輪(PCR),顯像滾輪(Develop roller),刮刀

7、作 直接接觸，尤其一支感光鼓壽命要求至少都在列印一萬(wàn)兩千張的5%覆蓋率稿件， 因此耐磨耗必須是保護(hù)層的第一項(xiàng)特性。而感光鼓在經(jīng)過(guò)布電彳度又必須將電荷保持到能夠列印，雖然在未曝光時(shí)元件是絕 緣的，但是實(shí)際上表面的電荷還是會(huì)流失的,這是因?yàn)樵诒砻嫔系臒釙?huì)使的電荷 的動(dòng)能增加讓移動(dòng)變的容易，增加了電子逸散的機(jī)率如果這種電荷的衰減過(guò)大的 話,會(huì)使的曝光影像與未曝光區(qū)的對(duì)比變的模糊壓降差不明顯而產(chǎn)生列印背景也 會(huì)影響到解析度與成像的保留，所以設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到這層關(guān)系。原先解析度在制程上與其他涂布層相同，不可以有雜質(zhì)，及膜厚不均的現(xiàn)象，目前國(guó)內(nèi)制程上 是以浸泡(dipping)的方式涂布,膜厚控制在數(shù)um

8、間。電性層電性層是整個(gè)感光鼓的心臟，它在平常必須是絕緣體而在曝光時(shí)又必須是導(dǎo)體， 并且在曝光時(shí)能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)，導(dǎo)電性必須夠好,能讓電子即時(shí)傳導(dǎo)，在設(shè)計(jì) 上電性層可初步分成：電子傳導(dǎo)層(charge tranfer layer CTL)參見(jiàn):感光鼓-電子傳導(dǎo)層(CTL) 電子傳導(dǎo)層負(fù)責(zé)電荷的傳遞，材料對(duì)電性傳導(dǎo)的特性必須控制在一定的范圍內(nèi)，導(dǎo)通性不良的結(jié)果是電子無(wú)法在一定的時(shí)間傳遞到所需要的區(qū)域會(huì)造成列印不良另一 方面也因此增加電容，讓成像不容易消除，這也就是曝光衰減過(guò)長(zhǎng)。同樣的電子如果傳導(dǎo)過(guò)快，也容易造成影像無(wú)法保持到列印所需,對(duì)列印同樣不 良，這也會(huì)造成曝光衰減過(guò)快。當(dāng)然,除了材料外涂布層

9、厚度的設(shè)計(jì)值也很重要，所以CTL的設(shè)計(jì)必須將材料的 導(dǎo)電性與所需的涂布厚度一并權(quán)衡考慮。 電子產(chǎn)生層(charge generate layer CGL)參見(jiàn):感光鼓-電子產(chǎn)生層(CGL)電子產(chǎn)生層的主要功能就是將光能轉(zhuǎn)換成電能，利用光電效應(yīng)產(chǎn)生電子，設(shè)計(jì)上 需考慮到曝光所用到的雷射光波長(zhǎng)，因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)對(duì)所產(chǎn)生的電子能量有關(guān)(這點(diǎn)我 們會(huì)在光電效應(yīng)中談到)，因此為了產(chǎn)生正確的能量我們?cè)诹杏≈兴褂玫睦咨?光波長(zhǎng)是固定的,每一種不同機(jī)型的雷射光波長(zhǎng)不一定一樣但是相同機(jī)型的雷射 光波長(zhǎng)是相同固定的.電子一但產(chǎn)生彳發(fā),必須與CTL及底下的基材有所反應(yīng),其步驟如下:雷射光照射,CGL產(chǎn)生負(fù)電子與正電離子正

10、雷隆子，波:fe約70。皿雷射光CTLfcglT基材ooooocoooooooomcwooocoomooomoa)CTL CGL.基材CGL電子迅速由基材接地導(dǎo)通CGL的正電離子，與保護(hù)層(PL)上方的負(fù)電荷產(chǎn)生電場(chǎng),此電場(chǎng)與最接近的電荷產(chǎn)生 最大的電動(dòng)勢(shì)，於是便將此電子透過(guò)CTL的傳導(dǎo)，電子進(jìn)入涂布層與CGL正電離子 中和.基材影像區(qū)形成低電壓帶CGL基材雷子走生屑防反射層防反射層顧名思義就是防止雷射光反射，因?yàn)榉瓷鋾?huì)造成解析度的破壞,如下圖 所示：正lif波畏豹700nni冒射光如何達(dá)到雷射光的不再反射?在目前國(guó)內(nèi)有兩種做法，第一個(gè)就是直接在感光滾 筒基材上作陽(yáng)極處理，讓陽(yáng)極處理彳菱的基材

11、表層粗造度Ra值等於雷射光的波長(zhǎng), 藉由光學(xué)干涉的原理將反射光消除.第二個(gè)做法是在電性層與基材間涂布上一層 可以吸收雷射光的物質(zhì)，不管這些做法如何唯一的目的就是不讓雷射光再反射。另外一個(gè)特性是必須有足夠的電阻不讓電子輕易的流失掉,因?yàn)榛氖墙拥氐? 如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)碾娮?，感光鼓的靜電荷，很快就會(huì)消失,如此一來(lái)就無(wú)法顯像，但 是CGL的電子又必須能適當(dāng)?shù)谋粚?dǎo)通，因此這一層再設(shè)計(jì)上必須注意這一點(diǎn)光電效應(yīng)電子在金屬內(nèi)部可以很自由的游動(dòng)，但是卻無(wú)法自由的跑出金屬外部，猶如被 限制在圍墻內(nèi)的自由彈跳的球，由於能量不夠大跳不過(guò)高高的圍墻。但是若拿個(gè) 物品狠狠K它一下，便有機(jī)會(huì)讓電子（球）跳出金屬（圍墻）外。mm於是有人想用光去照射金屬表面，觀看金屬內(nèi)電子被照射彳度的行為。但是發(fā)現(xiàn)在 高頻的光線照射下電子比較容易被擊出金屬表面，可是當(dāng)光的頻率低於某特定 值時(shí)，卻是怎麼照照多久電子卻都是跑不出來(lái)，可是只要是頻率夠高即使很 微弱的光照射也會(huì)有電子跑出來(lái)。（不同金