静电照相成像原理

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真空能级 电子 导带 hυ 空穴 禁带 价带
E
hυ≥Eg
光电过程
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电子
真空能级
E hυ 空穴
功函数
hυ≥功函数 功函数
光电子过程
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光敏半导体的光学特性：
在暗处： 见光后：
σ = (n-µ- + n+µ+) e
σ = [(n- + ∆ n- )µ- + ( n+ + ∆ n+ )µ+] e
电子→感光层，产生暗电流或被陷阱捕获。 充电饱和时，沉积＝漏失，捕速度＝释速度； 充电终止，捕获＞释放，使电位降低。
表面注入 VS 热激发 实际 界面注入 理想
t
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（3） 光衰减
电场
电场
光子 + 光导体 → 空穴·电子 → 空穴 + 电子 → 静电潜影 空穴 电子 库仑作用力
hυ
充电
曝光
显影
转移
定影
清版
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（1） 充电
本身无感光性，要通过暗处充电使其敏化，从而 具有感光性。电晕充电是目前敏化感光鼓最为有效和
方便的一种方法。
光电子过程，是空气电离，表面形成电荷均匀沉 积光导体表面，相应界面形成与之相对的感应电 荷。
++++++++++++++
-----------------基板（导电层）
- - ++++
- - ++++
- +++
带电色粉
-----
-----
----基板（导电层）
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② 电荷填充原理
V D
光导体 色粉 势能阱 原稿密度 理想 实际
表面电荷分布 电力线 表面电场分布 边缘效应
显影结果
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③ 几种常见的显影方式：
干式
显影方式
磁刷 。。。 流布
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（5）定影 转印的色粉影响加热或冷加压处理，粘 附在纸上，一般显影粉中含有热塑性树 脂，加热融化一起粘附。湿法显影，溶 剂蒸发后就可以粘附。
承印物
-----
-----
----
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定影方式：热辐射、溶剂、热压 a.热辐射法 热辐射法: 热辐射法 直接用辐射源, 如红外线照射, 直接用辐射源 如红外线照射 对转移到 纸张上的色粉图像加热， 纸张上的色粉图像加热，使色粉融化结块达 到定影的目的。 到定影的目的。热辐射法属于一种非接触定 影方法, 但由于纸张将反射大部分的辐射能, 影方法 但由于纸张将反射大部分的辐射能 一般效率较低, 不适合高速定影， 一般效率较低 不适合高速定影，目前很少 使用。 使用。
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b. 溶剂法 利用溶剂蒸汽的作用使转移到纸张上 的图像色粉处于半溶解状态，结块固着 后达到定影的目的。溶剂法也属于一种 非接触定影方法，但同样存在效率低的 弱点，而且需要特殊设备回收溶剂，因 此很少使用。
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c.热压法 在加热的同时对色粉施加一定的压力, 迫 使熔融状态的色粉渗进纸张表面的毛细孔结构 中, 固着结块达到定影的目的。热压法属于接 触加压定影方法，具有定影效率高的特点，适 合于低速到高速的定影, 是目前使用最广泛的 一种定影方法。
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（2）曝光
光导体受光激发后，产生带负电荷的电子和带 正电的空穴。
hυ
++++ ++++ + +++
-----
-----
-
----基板（导电层）
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（3）显影
① 基本原理 将带有静电潜影相反电荷的色粉散在潜影表 面，利用静电引力吸附在潜影上，形成可见 影像。
V
版 面 电 位
充电 暗 暗衰 光衰 光
电 衰 光 电
VS 光衰 V0 1/2V0 Vr
电 充电 t1/2 电 衰
光 电
光光
t
光
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(1) 充电
感光版表面的电荷密度增加→表面电位升高→电位差不断减小。
光敏层电阻随电场的不断增 大而下降，产生电子漏失， 沉积=漏失，电位达到平衡。
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（4）残余电位
光导体系中，残余电位越小越好，以获得更高的 电位反差。光衰减速度还受光导体上电场强度的 影响，载流子在迁移过程中部分受电子-空穴对俘 获，表面电位下降，场强降低，载流子数量也相 应减少，衰减速度变得缓慢，称为残余电位。
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（5）疲劳特性 当静电成像材料反复充电曝光循环利 用时，出现疲劳现象，表现为：充电 后，表面电位下降，残留电位上升， 暗衰减上升。 原因：光敏层中捕获的电荷增加，电 场增加 解决：暗处放置片刻或加热、红外。
导电率增量：
∆ σ= ( ∆ n- µ- + ∆ n+ µ+) e
σ：导电率 n： 载流子密度 µ： 迁移率 e ：电子电荷量 ：
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利用光导体在光下导电，在暗处绝缘的特性， 形成静电潜影，经显影，定影处理，得到稳 定影像。
光导层 导电层 基板
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二、成像过程 1、成像过程
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（2）暗衰减
顾名思义，充电电位在黑暗（未曝光）状态下的 衰减。 自由电荷载体密度→暗电流大小→暗衰速度 自由电荷载体产生的途径（三种）： ① 感光层因热而释放。 ② 从感光层表面注入感光层内部。 ③ 从导电性支持体与感光层界面注入感光层内部。
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（2）暗衰减
主要是从导电性支持体与感光层界面注入感光层内部。
不同方式的分辨率。。。。。
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（4）转移
电晕后，带相反电荷，吸附色来自百度文库，完成转 移。
++++
- - -
++++
- - -
+++
承印物 带电色粉
- -
基板（导电层）
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转移机理：
色粉与转移电场之间的作用力 色粉与静电潜影之间的作用力
转移充电
当转移放电形成的电场与色粉之间的作用力大于静 电潜影电场与色粉之间的作用力时, 色粉就会摆脱 静电潜影的束缚飞向纸张(显影的高速化), 实现图 像的转移。一般高转移电场有利于色粉图像的完全 转移。
a.色粉吸附 物理吸附 在(磁性 载体表面被搬运到 色粉吸附(物理吸附 磁性)载体表面被搬运到 色粉吸附 物理吸附)在 磁性 光导体表面, 实现色粉的高速搬运； 光导体表面 实现色粉的高速搬运； 自由色粉 + 吸附色粉 b.色粉在静电潜影形成的电场力作用下摆脱与载 色粉在静电潜影形成的电场力作用下摆脱与载 体间的物理吸附力的束缚飞向静电潜影(高速 高速)， 体间的物理吸附力的束缚飞向静电潜影 高速 ，附 着在光导体表面实现显影； 着在光导体表面实现显影； 显影过程可以在0.1秒量级完成 显影过程可以在 秒量级完成 c.色粉尺寸决定了最终的分辨力 色粉尺寸决定了最终的分辨力: 色粉尺寸决定了最终的分辨力 假设最小线宽(像素 至少由 个色粉构成, 假设最小线宽 像素)至少由 个色粉构成 则其 像素 至少由5个色粉构成 限度大小为8µ × 限度大小为 µm×5 = 40µm, 即, µ 分辨力 = 635 dpi
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（6）清版
转印后，版面上仍残留一部分色粉，经全面照射 后清除表面电位，用毛刷或软棉布等擦拭干净， 清除后，感光板可重复利用。 在印刷应用领域中，电子照相主要采用氧化锌— 树脂光导材料。用此材料的感光纸，只需充电， 显影，定影，无需转移，清版。
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2、特性曲线
铁载体摩擦静电、磁棒、色粉
与玻璃珠摩擦、流布，吸附
湿式
带点色粉分散于绝缘液体，呈分散体 系。感光板浸与液体，吸附
（1）干式显影机理 ）
光导体 静电潜影 雾状色粉 带电潜影与光导体之间库仑力作用 色粉平均尺寸：8µm 色粉平均尺寸： 载体平均尺寸：数百 载体平均尺寸：数百µm
载体与磁性显影辊之间作用力 磁性显影辊
静电照相
-------成像过程与原理
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一、静电照相的成像原理 二、静电照相的成像过程
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一、成像原理 利用光导体在光下导电，在暗处绝缘 的特性，形成静电潜影，经显影，定影 处理，得到稳定影像 光 转换系统 电 其它信息载体
(1)光导电 (2)光电子
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⑵湿式显影
将带电荷的色粉分散在绝缘性的液体中制成分 散体系，显影时将感光版浸于液体中， 散体系，显影时将感光版浸于液体中，色粉吸 附于静电潜影上形成可见影像。 附于静电潜影上形成可见影像。 显影液的组成: 带电色粉 + 绝缘分散介质 显影液的组成 特点: (1)色粉分散容易 不易聚集; 特点 色粉分散容易, 不易聚集 色粉分散容易 (2)色粉尺寸小 一般在 µm左右 色粉尺寸小, 左右; 色粉尺寸小 一般在1µ 左右 (3)高分辨率 为干式色粉显影的 ～10 高分辨率, 高分辨率 为干式色粉显影的8～ 倍，即 4800～6000dpi ～ (4)需要适当的溶剂回收装置； 需要适当的溶剂回收装置； 需要适当的溶剂回收装置