第一章 静电复印机的工作原理及复印过程静电复印，就是把光学与静电学这两种技术结合在一起的一种摄影方法，也称为“电摄影”。

它与普通照相既有相同点，又有区别处，主要是普通照相是通过光作用下的化学反应成像的，而电摄影是通过光电导体受光照后其导电性能发生变化来实现成像的。

不过目前正成为主流的数码复印机与数码照相机倒是具备了更多的相似之处。

以下我们就介绍静电复印机的主要工作原理。

第一节 光导体光导材料要了解静电复印机的工作原理，首先必须了解什么是光导材料（光敏导电材料）。

光导材料的特性是在暗处呈绝缘体特征，不导电，但经光照射后其电阻率急剧下降而变成导体，且光照愈强，导电特性愈好。

光导材料分为无机和有机两大类。

无机光导材料主要以硒、硒合金为主。

光导体光导体是在导电性底基上蒸镀上一层薄薄的光电材料而成的。

底基多为铝基，呈圆筒形，所以也称为感光鼓。

光导体根据光导材料的不同而分为无机光导体和有机光导体。

上海富士施乐推向市场的激光数码复印/打印机目前有WCP320/315系列、DC250/350/400系列和DC285/235系列，它们均采用墨粉、光导体一体化的鼓粉组件设计。

鼓基 光导层施乐V330光导体施乐WCP320/315鼓粉组件静电复印机正是利用了光导材料“暗态绝缘，受光导电”的特性来生成静电潜像的，进而完成复印的功能。

所以也有人将光导体比作复印机的心脏。

第二节 静电复印的工作过程静电复印一般分为充电、曝光、显影、转印、定影、清洁六个过程。

静电复印机的结构：下面我们就逐一介绍这些过程的内容。

曝光灯原稿镜头2＃反光镜 3＃反光镜 1＃反光镜充电电极4＃反光镜显影器输送辊搓纸轮定位辊 定位门 转印电极分离电极传送带定影器清洁组件感光鼓半速灯架 全速灯架充电曝光 静电潜像 显影清洁转印分离传送定影复印品输纸成像同步第三节充电过程静电复印中的充电，就是在暗室中使光导体表面带上一层密度均匀的、具有一定表面电位的静电荷的过程。

充电是在光导体上形成静电潜像的前提条件。

对光导体充电的方法很多。

目前，对光导体最有效、最可靠的充电方法是用电晕放电所产生的离子沉积在光导体表面上的方法。

最简单的电晕器是一根细金属丝，十分靠近光导体，俗称“电晕丝”或“电极丝”。

在低电压下，电晕丝和感光鼓之间的空气间隔表现为一个绝缘体，但当电晕丝施加上几千伏的高电压后，就会将金属丝和光导体之间的空气电离，被电离的空气分子成为正、负离子（带有正电荷或负电荷），空气的绝缘性被破坏，与金属丝上所加电压同性的离子受到金属丝的电场排斥，流向光导体表面，并在光导体表面积聚，使光导体带上静电荷，有了电位。

暗充电过程也称为鼓的敏化。

如下示意图所示：充电过程在暗室中使光导体表面带上一层密度均匀的静电荷。

光导层鼓基静电荷光导体特性右图所示是静电复印光导体的特性曲线：1. 接受电位从特性曲线可看出，在充电刚开始时，光导体表面电位随时间增加而快速上升，但随着时间的持续，其表面电位不再上升，此时该点的表面电位称接受电位，表示在一定的充电条件下光导体表面所能接受的电位大小。

它是决定静电潜像电压反差值的主要因素。

2. 暗衰尽管光导体在暗态时其性能相当于绝缘体，但它并非是一个完美的绝缘体，当充电停止后，表面电位不再升高，相反会出现一个暗衰的过程，部分电荷在暗态时会泄漏，暗衰的速率取决于通过光导层暗电流的大小。

通常暗衰过程在开始时较快，随后较缓慢，而影响静电潜像反差的主要是开始时的较快暗衰。

因此暗衰速率是光导体的一项重要特性指标。

3. 成像速度由上图中可见，光导体在光照下，表面电位迅速下降（光放电），其下降的速率即成像速度是指光导体在特定的光强和时间内的电荷释放速度。

成像速度直接关系到曝光强度、曝光时间和曝光灯种类的选择。

在静电复印机中，曝光灯必须对光导体在一定的时间内有一个合适的光强投射，这样才能产生出高品质的复印件。

4. 剩余电位由上图中可见，在快速光放电后，当表面电位达到较低电位时，电位衰减速度明显变慢，而且有一个明显的拐弯，此点电位通常称剩余电位。

在静电复印中希望光导体有较低的剩余电位，这样，静电潜像就可以获得大的反差电位，对复印连续色调图像有利。

5. 疲劳光导体在经反复循环地充电和曝光后，会出现所谓的疲劳现象。

疲劳使光导体的接受电位下降，暗衰加快，同时使剩余电位上升。

疲劳是高速复印机中的一个关键问题。

在高速复印机中，光导体的疲劳应当非常小。

将疲劳的光导体在暗处放置一段时间，它会逐渐恢复到原来的正常状态。

另外，在充接受电位敏化暗衰暗中光照光放电剩余电位时间电之前先对光导体充以相反极性的电荷，也有助于降低它的疲劳。

理想的光导体：✓在暗态时给鼓充电能迅速充至一定的电位。

✓充上的电位在暗态时能保持住，衰减电流要小。

✓当有足够的光照在其上，充上的电位要迅速地对地放掉，残余电位要愈低愈好。

充电电压用电晕充电可以使光导体表面带正电荷，也可以带负电荷，这主要取决于光导材料的性质。

用无定型硒的光导体一般充正电荷，而有机光导体一般充负电荷。

充电电压的高低是根据不同的复印方法和光导材料所需要的表面电位决定的。

如充电电压过低，可能会使光导体表面充不上电或电位过低，造成复印品没有图像或反差过小，图像浅。

如充电电压过高，复印品会产生较重的底灰，使光导体产生电疲劳，光敏性降低。

充电电压过高，严重时会击穿光导体。

因此，光导层的表面电位必须保持在一定范围内，对充电电压也有一定的限制。

为了使光导体充电更均匀，防止充电过度而导致光导体被击穿，可以在导线和感光鼓之间增加一个栅格，并在栅格上施加一个电压，从而能够控制对光导体充电的电压和电流的调节。

如下图所示V330的充电过程示意图：电晕丝－9kV 充电电压－620V 栅格电压栅格光导体高压电源施乐V330复印机采用的是有机光导体，充电电极的电压是－9kV直流高压，为了稳定充电电流，增加了栅屏控制电极－620V直流电压，给有机光导体表面充上－620V左右的均匀电场。

V330充电电极施乐V330光导体组件充电过程对复印品的影响（1）电源电压电源电压的波动会引起充电电压的波动，使光导体表面电位时高时低，在复印品的反映是黑度不均匀。

因此在电压波动较大的地区，使用复印机时最好配有稳压装置。

（2）充电速度的均匀性在充电时，光导体和电极之间应相对匀速运行，但由于传动齿轮啮合不好，会出现速度瞬时抖动，使光导体表面电位不均匀。

（3）充电电极的清洁电极丝被色粉污染，会影响充电效果，尤其是在电压较低时更为明显，在光导体表面会出现深浅不同的条纹，严重污染时会产生打火花现象。

（4）充电电极与光导体间的距离充电电极与光导体间的距离和平等度对充电效果也有影响。

通常电极丝和光导体的距离为10 ~15 mm。

距离越大，所需充电电压越高。

电极丝和光导体间需保持平行，否则得到的复印品会一边深一边浅。

（5）空气湿度光导体和电极丝之间的介质是空气，空气的湿度过大时，易产生电离，使放电电流增大，出现打火花现象，从而影响复印品的质量，为此要求空气的相对湿度不超过85%，以使各种类型的复印机都能正常地进行工作。

（6）气压海拔高的地区空气稀薄，气压低，容易发生电晕放电。

因此，为了保证一定量的充电电流，在海拔高的地区应适当降低充电电压。

（7）接地充电屏蔽罩接地不良，时断时通，会影响充电电压的稳定性，影响复印品的质量。

第四节 曝光过程充电后的光导体在无光照射的区域，仍保持原来充电后的状态，表面电荷除了暗衰时损失一些外，将保持不变。

当原稿图像通过光学系统投射到光导体表面时，其各点电位便起了变化，光照后光导体表面各处电荷的多少，与投射光的光强成反比，投射到某一点的光越强，该点的电荷越少，电位越低，即与原稿图像的深和浅相对应。

最后在光导体表面就形成了一个眼睛看不见的，但是与原稿图像一致的、由电荷所组成的图像－静电潜像。

这一过程称为曝光。

如下图所示：静电潜像实质上是由光导体表面各点的静电荷构成的，它对应于原稿的灰阶。

由此可见静电潜像是通过光导体上的电位梯度表现出来的，如下图所示。

其中每一原稿灰阶对应一定电位，光导体上电位从高到低形成了一个梯度。

从理论上讲这个梯度的“级”差越小，再现的复印品上的色调层次就越丰富。

曝光过程的实质：形成与原稿图像一致的、由电荷所组成的图像－静电潜像。

光线原稿浓淡 V6 V5 V4 V3 V2 V1 V0光导体表面电位光学系统光学系统的作用是通过光对原稿进行照射和扫描，把原稿的图像映射到鼓上。

图像的放大和缩小可通过移动光学镜头以及改变光的扫描速度来实现。

目前普遍采用了如下图所示的光学系统扫描方式，静电复印机的稿台固定不动，曝光光源部分反光镜与光导体作同步移动。

第一反光镜和曝光灯安装在一个称作“全速灯架”的可移动扫描架上，第二和第三反光镜安装在一个称作“半速灯架”的可移动扫描架上。

两个扫描架安装在导轨上并用钢丝绳拖动。

在整个扫描过程中，必须保持物距不变，半速灯架的移动距离是全速灯架的一半。

灯架的驱动由灯架电机控制。

施乐V330复印机的灯架电机是24V 的步进电机。

为了监测灯架的原位，V330复印机还设有灯架原位传感器。

光学系统对图像放大缩小功能的实现镜头、反光镜在不同的倍率下，处于不同位置及不同线速度。

通常光导体的转动速度是不变的，所以鼓单位时间转过的弧度是衡定的，但灯架扫描电机的速度是可变的。

图像纵向长度的放大和缩小就是通过全速和半速灯架的扫描速度的变化来实现的。

当扫描电机以正常速度扫描原稿时，可得到一个1:1的倍率；若灯架的扫描速度变快，将使纵向长度变短；反之，灯架速度移动速度变慢，则纵向长度变长。

3＃反光镜2＃反光镜1＃反光镜光导体4＃反光镜镜头曝光灯原稿变动镜头的位置，可以使横向宽度得到放大和缩小。

镜头由镜头电机控制左／右移动，由镜头原位传感器监测镜头原位。

下图所示为缩放倍率变化时的光学原理图：图1：等倍复印图2：缩小图3：放大根据光学透镜高斯定理：1/F ＝1/U+1/V ，其中F 为焦距，U 为物距，V 为像距。

◆ 当满足物距U ＝像距V 时，1/F ＝2/U ，U ＝2F ，可在透镜另一侧2F ’处得到一个1:1的实像。

如图1所示。

◆ 当U ＞V 时且U ＞2F 时，可在透镜的另一侧F ’与2F ’之间得到一个横向缩小的实像。

如图2所示。

◆ 当U ＜V 时且F ＜U ＜2F 时，可在透镜的另一侧2F ’处得到一个横向放大的实像。

如图3所示。

在复印机中物距U 等于原稿→1#反光镜→2#反光镜→3#反光镜→镜头之间的距离；像距V 等于镜头→4#反光镜→光导体之间的距离；因此当镜头左移物距＜像距，可得到一个横向放大的实像，当镜头右移物距＞像距，可得到一个横向缩小的实像。

FF ’U VFF ’U VFF ’UV像间/像边缘消电灯在多数静电复印机中，都设置有像间/像边缘消电灯。