静电复印原理(第二版)
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半导体激光器: 使用的是类似于发光二极管的一种二极管. 当电流加 到半导体电路时, 二极管激光器将发光, 并发出强激光束. 为了给光导体 放电提供快速开关的图像, 半导体电路可以简单地进行开关操作. 不需 要外部的调节器.
31
5. 曝光
5.5 多边形棱镜
激光束
SOS传感器
感光体
旋转多边形棱镜
为了清楚起见, 此处没有画出透镜和平面镜
光导层 氧化层
底基
13
3. 感光体
3.2 底基
底基有四个主要功能. 其中三个功能对于充电, 曝光和清洁过程具有重要的作 用, 这要求底基是一个良导体:
底基有助于在感光体表面维持一层均匀的电荷; 底基有助于控制感光体电荷的电场强度 底基给感光体提供电气上的接地 底基的第四个功能是物理上的.它给薄薄的光导层提供了一个坚实的基
27
5. 曝光
5.1 成像过程简介
在充电的过程中, 感光体表面将布满一层均匀的电荷. 成像是根据计算机数据或原稿在感 光体表面进行有选择的放电的两个过程中的第一个过程. 成像和曝光这两个过程是同时工 作的, 成像是指计算机的数据或者原稿被投射到光导体表面的过程. 成像过程是复印机和打印机区别最大的部分
28
5. 曝光
5.2 激光打印机成像原理简介(1/2): 光栅
激光开 激光关
上图中这个由小点构成的图案通常被称为光栅(Raster), 而途中的小点为成为像素(Pixel). 在激光打印机中, 当由电脑控制开关的激光束扫描过感光体表面后, 将在感光体表面形成光栅, 这是激光器 (ROS, raster output Scanner)名称的来历. 在大多数系统中, 激光给图形区域放电, 而也有一部分系统给非图像区域放电.
丝) 电源
电源
Corotron, Scorotron, Or Dicorotron
(接地的感光体) 19
4. 充电
4.2 使用 Corotron 给感光体充正电(1/3)
Corotron 的结构图
Corotron 由电极丝, 三面封闭一面敞开 的屏蔽罩构成. 电极丝一般是一个良导 体制成, 通常为钨或铂, 它与电源相连. 而电源, 电极丝屏蔽罩和感光体的底基 都与子的构成及电荷特性
原子核
质子 1个质子带1个单位正电荷 中子 不带电
原子 电子 1个电子带1个单位负电荷
原子中带有相同数量的电子和质子, 原子处于电平衡状态., 如果原子失去或者获 得电子, 那么它将带上电荷, 变成离子. 离子: 带电荷的原子或者原子团 阳离子: 带正电荷的离子; 阴离子: 带负电的离子 自然界的基本特性: 同性电荷互相排斥, 异性电荷互相吸引
3
1. 静电复印简介
1.1 第一张静电复印图像
1938年10月22日, 切斯特.卡尔逊于在纽约市的阿斯多利亚(Astoria) 的简陋实验室做出了第一张静电复印图像
4
1. 静电复印简介
1.2 Xerography的来历
Xerography= ??? 在古希腊语中, Xeros 是Dry, 即”干的”的意思 Graphy是”Writing”, 即”书写, 刻印”的意思 Xerography= = Dry Writing=干印=静电复印
Photoconductive Layer
Oxide Layer
Substrate
阻挡层 光导层 氧化层
底基
17
3. 感光体
3.6 光导体特性
感光体的六个主要特性: 1. 光谱响应 2. 照相速度 3. 暗衰速率 4. 疲劳反映 5. 耐用性 6. 结晶.
18
4. 充电
4.1 充电过程简介
过程描述: 电极丝在暗处将附近的空气分子电离, 感光体上被感应上一层均匀的电荷 它所涉及的组件包括: 感光体 Corotron (单极电极丝), 或带 Scorotron (带栅极的电极丝), 或者Dicorotron(双极电极
5
1. 静电复印简介
1.3 静电复印的基本过程(1/2) 静电复印的目的是将原稿图像或者计算机上的图像能够复制在纸上, 为了达到这个目的, 静电复印
采取了六个相对独立而又相互关联的工艺, 每一个过程都会产生一个结果:
输出
5. 定影
2. 曝光
静 电 潜 像
3. 显影
1. 充电 感光体
6. 清洁 4. 转印、分离
带电物体通常会同时受到多个电场的作用. 物体中的电荷如何移动取决于所有电场的相对电 场强度 . 电场中某点的总场强,等于各个点电荷单独存在时在该点的场强之矢量和。这就是 电场强度叠加原理。它是电场的基本性质之一
10
2. 静电原理
2.4 接地(1/2)
静电场
带正电的物质 电子向正电荷移动 导体变成带上正电
6
1. 静电复印简介
1.4 静电复印的基本过程(2/2)
1. 充电:电极丝在暗处将附近的空气分子电离, 感光体上被感应上一层均匀的电荷
(静电潜像):复印机成像: 原稿图像经过曝光灯和光学系统被投射到感光体上 打印机成像: 计算机数据的电信号变成激光器的光信号, 经光学系统被投射到
感光体上
2. 曝光::感光体按照投射的光线进行有选择的放电, 感光体上获得静电潜像 3. 显影::首先给粉充电, 然后把粉传输到感光体附近, 再通过电场力使粉转移到感光体上的
9
2. 静电原理
2.3 电场强度
电荷
电场
电荷
电荷与电荷之间是通过电场这种特殊物质而相互作用的.
电场强度用来测量带电物体间相互吸引和排斥的力量. 有两个变量影响电场强度, 第一个变量 是距离. 当带电物体相距较近, 电场强度变得更强, 反之更弱. 第二个变量是每个物体的电荷的 大小, 如果物体带上的电荷更多, 相应地电场强度更强.
座.
大多数的感光体的底基由铝组成. 铝是一种良导体, 而且它的提炼, 加工, 抛 光和清洁的成本比其它大多数导体要低.
14
3. 感光体
3.3 光导层
光导层 光导层是感光体的最重要部分. 正是通过这一层, 电荷在曝光时移动. 你将在 后面的章节中更了解这一点. 当前有好几种不同的材料可以被用来制成光导层, 比如硒合金, 砷硒化合物, 硫化镉, 无定形硅和很多的有机化合物. 最常见光导材料是有机化合物和硒合金. 我们的讨论只限于这些材料.
33
5. 曝光
5.7 激光打印机的透镜系统
打印机的成像系统通常包含两个透镜. 一般来说, 这些透镜有两个功能. 聚焦透镜改变激光束的形状. 自然的激光束一般是椭圆形的, 聚焦透镜则保 证在光导体表面的像素是圆形的. 激光成像系统的透镜的第二个功能是曲率校正. 当光束转离多边形并改变方 向时, 光束会遇到一个叫做光束摆动的问题. 光束摆动时, 光束的方向将发生 变化, 所以扫描将不是通过感光体表面的一条直线. 曲率校正透镜将在光束 到达光导体前对光束摆动进行校正.
15
3. 感光体
3.4光导层为有机化合物的感光体结构
CTL: Charge Transport Layer CGL: Charge Generation Layer
BL: Barrier Layer
Al Substrate
光导层 阻挡层
底基
16
3. 感光体
3.5 光导层为硒合金的感光体结构
Trapping Layer
29
5. 曝光
5.3 激光打印机成像原理简介(2/2): 光学系统
光线
透镜
激光束
平面镜
多边形 表面
感光体
在大多数激光打印机中, 成像系统由下列零件构成 激光发生器 多边形表面 透镜 平面镜
30
5. 曝光
5.4 激光器(Laser Unit, 简称LSU)
激光器主要有两类: 气体激光器: 电能通过一个充满气体(常常是氦氖气体)的试管, 电能激 活了气体原子, 原子激发后发出激光. 由于气体激光器无法快速地进行 开关操作, 所以需要借助一个调节器;
AC 电压
电源
接地感光体 23
4. 充电
4.6 使用Scorotron 给感光体充负电(1/4)
Scorotron 的结构图
带负电的 电极丝
屏蔽罩
电源
栅极
压敏电阻
接地感光体 24
4. 充电
4.7 使用Scorotron 给感光体充负电(2/4)
第一个电场: 电极丝和屏蔽罩之间的电场使空气分子电离
20
4. 充电
4.3 使用Corotron 给感光体充正电(2/3)
第一个电场: 电极丝和屏蔽罩之间的强电场, 这 个电场使空气分子电离, 形成”电晕”
电离过程 21
4. 充电
4.4 使用Corotron 给感光体充正电(3/3)
第二个电场: 电极丝和感光体之间的电 场让正离子布满感光体表面; 第三个电场: 接地的底基和感光层表面 的电荷之间的电场, 这个电场使得当感 光体表面转离电极丝时, 感光体表面的 充电层依然维持
22
4. 充电
4.5 使用Dicorotron 给感光体充正电或负电
Dicorotron 的结构图
金属屏蔽罩
交流电极丝
塑料罩 DC 电压
取决于金属罩上施加的是正电压或 者负电压, Dicorotron 将产生更 多的正离子或者负离子, 因此, Dicorotron既可以用来充负电又可 以用来充正电.
静电潜像上, 这样就生成了墨粉图像
4. 转印:(纸张与硒鼓分离): 首先进纸机构把纸张送到与感光体接触, 然后给纸张充电,通过电
场力把墨粉图像从感光体转移到纸上, 分离电极和机械装置使纸张和感光体分离
5. 定影:(纸张与热辊分离): 纸张从热辊和压辊之前通过, 热辊将粉熔化, 压辊将融为液体的粉
压入纸张, 将墨粉图像固定在纸上
多边形棱镜的作用是使单束的激光束能够扫描整个感光体的表面. 其扫描的 方向为主扫描方向. 它由马达带动匀速转动, 转动速度取决于多边形的面数和打印机的打印速度.
32
5. 曝光
5.6 同步
当光束反射离开多边形表侧面后, 它将扫过感光体表面. 光束在多边形的一 个侧面的反射过程等于激光在感光体表面的一次扫描. 因此多边形表面的 旋转速度和光束的开关动作必须仔细地同步. 如果感光体是一只鼓, 那么光束的扫描还必须与鼓的旋转同步. 为了保证同步操作, 大多数打印机至少有一个反馈电路. 在光束开始扫描的 位置, 还安装了一个SOS(Start-of-Scan, 开始扫描)传感器来感应.
静电复印原理
富士施乐PCO 授权维修站培训教材
2010/01/03 第二版
课程内容安排
1. 静电复印简介 2. 静电原理 3. 感光体 4. 充电 5. 曝光 6. 显影 7. 转印、分离 8. 定影 9. 清洁
2
课程目的
学完本课程, 您将学习到如下知识: 熟悉静电复印使用的基本原理 列举静电复印的六大步骤, 并理解每一步骤的作用和工作原理 解释每一步骤是如何影响副本质量的
11
2. 静电原理
2.5 接地(2/2)
静电场
带正电的物质 电子向正电荷移动
导体从地面拉取电子 , 保持电中和.
接地为电子提供了一条从接地导体来回移动的通道, 从而使导 体保持电中和.
12
3. 感光体
3.1 感光体的结构
感光体至少由两层组成: 底基和光导层.
CTL CGL
BL
Al Substrate
25
4. 充电
4.8 使用Scorotron 给感光体充负电(3/4)
第二个电场: 电极丝和接地感光体之间的电场使电子被排斥向感光体表面, 结果在感光体表面形成一层负电荷 26
4. 充电
4.9 使用Scorotron 给感光体充负电(4/4)
第三个电场: 栅极和电极丝之间的电场, 可以帮助控制感光体表面充电的强度和均匀性 第四个电场: 感光体表层和底基之间的电场, 维持表面电荷.
8
2. 静电原理
2.2 光导体定义
物质
导体 电子移动比较容易, 需要较少的外力就可以使电子移动;
如铜, 铝, 银
绝缘体 电子移动很难, 必须用很大的外力才可以使电子移动;
如玻璃, 橡胶
半导体 既可以是导体也可以是绝缘体, 这取决于当前的条件(比 如温度, 光线, 掺杂) ; 如硒, 硅;
光导体: 在光线下或者黑暗中表现为导体或绝缘体的半导体 静电复印的感光体的表层是由光导材料制成.
6. 清洁::首先光源或者电极清除感光体上的残留电荷, 然后清洁刮板移除感光体上的残留墨
粉, 最后光源或者电极使感光体恢复电中和状态, 准备开始下一次打印或复印
从上面可以看出: 除了定影外, 其它六个过程都与感光体有关 除了成像和定影外, 其它五个过程到静电学
所以说, 感光体是静电复印的核心部件, 而静电原理是静电学的核心原理;
34
5. 曝光
31
5. 曝光
5.5 多边形棱镜
激光束
SOS传感器
感光体
旋转多边形棱镜
为了清楚起见, 此处没有画出透镜和平面镜
光导层 氧化层
底基
13
3. 感光体
3.2 底基
底基有四个主要功能. 其中三个功能对于充电, 曝光和清洁过程具有重要的作 用, 这要求底基是一个良导体:
底基有助于在感光体表面维持一层均匀的电荷; 底基有助于控制感光体电荷的电场强度 底基给感光体提供电气上的接地 底基的第四个功能是物理上的.它给薄薄的光导层提供了一个坚实的基
27
5. 曝光
5.1 成像过程简介
在充电的过程中, 感光体表面将布满一层均匀的电荷. 成像是根据计算机数据或原稿在感 光体表面进行有选择的放电的两个过程中的第一个过程. 成像和曝光这两个过程是同时工 作的, 成像是指计算机的数据或者原稿被投射到光导体表面的过程. 成像过程是复印机和打印机区别最大的部分
28
5. 曝光
5.2 激光打印机成像原理简介(1/2): 光栅
激光开 激光关
上图中这个由小点构成的图案通常被称为光栅(Raster), 而途中的小点为成为像素(Pixel). 在激光打印机中, 当由电脑控制开关的激光束扫描过感光体表面后, 将在感光体表面形成光栅, 这是激光器 (ROS, raster output Scanner)名称的来历. 在大多数系统中, 激光给图形区域放电, 而也有一部分系统给非图像区域放电.
丝) 电源
电源
Corotron, Scorotron, Or Dicorotron
(接地的感光体) 19
4. 充电
4.2 使用 Corotron 给感光体充正电(1/3)
Corotron 的结构图
Corotron 由电极丝, 三面封闭一面敞开 的屏蔽罩构成. 电极丝一般是一个良导 体制成, 通常为钨或铂, 它与电源相连. 而电源, 电极丝屏蔽罩和感光体的底基 都与子的构成及电荷特性
原子核
质子 1个质子带1个单位正电荷 中子 不带电
原子 电子 1个电子带1个单位负电荷
原子中带有相同数量的电子和质子, 原子处于电平衡状态., 如果原子失去或者获 得电子, 那么它将带上电荷, 变成离子. 离子: 带电荷的原子或者原子团 阳离子: 带正电荷的离子; 阴离子: 带负电的离子 自然界的基本特性: 同性电荷互相排斥, 异性电荷互相吸引
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1. 静电复印简介
1.1 第一张静电复印图像
1938年10月22日, 切斯特.卡尔逊于在纽约市的阿斯多利亚(Astoria) 的简陋实验室做出了第一张静电复印图像
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1. 静电复印简介
1.2 Xerography的来历
Xerography= ??? 在古希腊语中, Xeros 是Dry, 即”干的”的意思 Graphy是”Writing”, 即”书写, 刻印”的意思 Xerography= = Dry Writing=干印=静电复印
Photoconductive Layer
Oxide Layer
Substrate
阻挡层 光导层 氧化层
底基
17
3. 感光体
3.6 光导体特性
感光体的六个主要特性: 1. 光谱响应 2. 照相速度 3. 暗衰速率 4. 疲劳反映 5. 耐用性 6. 结晶.
18
4. 充电
4.1 充电过程简介
过程描述: 电极丝在暗处将附近的空气分子电离, 感光体上被感应上一层均匀的电荷 它所涉及的组件包括: 感光体 Corotron (单极电极丝), 或带 Scorotron (带栅极的电极丝), 或者Dicorotron(双极电极
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1. 静电复印简介
1.3 静电复印的基本过程(1/2) 静电复印的目的是将原稿图像或者计算机上的图像能够复制在纸上, 为了达到这个目的, 静电复印
采取了六个相对独立而又相互关联的工艺, 每一个过程都会产生一个结果:
输出
5. 定影
2. 曝光
静 电 潜 像
3. 显影
1. 充电 感光体
6. 清洁 4. 转印、分离
带电物体通常会同时受到多个电场的作用. 物体中的电荷如何移动取决于所有电场的相对电 场强度 . 电场中某点的总场强,等于各个点电荷单独存在时在该点的场强之矢量和。这就是 电场强度叠加原理。它是电场的基本性质之一
10
2. 静电原理
2.4 接地(1/2)
静电场
带正电的物质 电子向正电荷移动 导体变成带上正电
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1. 静电复印简介
1.4 静电复印的基本过程(2/2)
1. 充电:电极丝在暗处将附近的空气分子电离, 感光体上被感应上一层均匀的电荷
(静电潜像):复印机成像: 原稿图像经过曝光灯和光学系统被投射到感光体上 打印机成像: 计算机数据的电信号变成激光器的光信号, 经光学系统被投射到
感光体上
2. 曝光::感光体按照投射的光线进行有选择的放电, 感光体上获得静电潜像 3. 显影::首先给粉充电, 然后把粉传输到感光体附近, 再通过电场力使粉转移到感光体上的
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2. 静电原理
2.3 电场强度
电荷
电场
电荷
电荷与电荷之间是通过电场这种特殊物质而相互作用的.
电场强度用来测量带电物体间相互吸引和排斥的力量. 有两个变量影响电场强度, 第一个变量 是距离. 当带电物体相距较近, 电场强度变得更强, 反之更弱. 第二个变量是每个物体的电荷的 大小, 如果物体带上的电荷更多, 相应地电场强度更强.
座.
大多数的感光体的底基由铝组成. 铝是一种良导体, 而且它的提炼, 加工, 抛 光和清洁的成本比其它大多数导体要低.
14
3. 感光体
3.3 光导层
光导层 光导层是感光体的最重要部分. 正是通过这一层, 电荷在曝光时移动. 你将在 后面的章节中更了解这一点. 当前有好几种不同的材料可以被用来制成光导层, 比如硒合金, 砷硒化合物, 硫化镉, 无定形硅和很多的有机化合物. 最常见光导材料是有机化合物和硒合金. 我们的讨论只限于这些材料.
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5. 曝光
5.7 激光打印机的透镜系统
打印机的成像系统通常包含两个透镜. 一般来说, 这些透镜有两个功能. 聚焦透镜改变激光束的形状. 自然的激光束一般是椭圆形的, 聚焦透镜则保 证在光导体表面的像素是圆形的. 激光成像系统的透镜的第二个功能是曲率校正. 当光束转离多边形并改变方 向时, 光束会遇到一个叫做光束摆动的问题. 光束摆动时, 光束的方向将发生 变化, 所以扫描将不是通过感光体表面的一条直线. 曲率校正透镜将在光束 到达光导体前对光束摆动进行校正.
15
3. 感光体
3.4光导层为有机化合物的感光体结构
CTL: Charge Transport Layer CGL: Charge Generation Layer
BL: Barrier Layer
Al Substrate
光导层 阻挡层
底基
16
3. 感光体
3.5 光导层为硒合金的感光体结构
Trapping Layer
29
5. 曝光
5.3 激光打印机成像原理简介(2/2): 光学系统
光线
透镜
激光束
平面镜
多边形 表面
感光体
在大多数激光打印机中, 成像系统由下列零件构成 激光发生器 多边形表面 透镜 平面镜
30
5. 曝光
5.4 激光器(Laser Unit, 简称LSU)
激光器主要有两类: 气体激光器: 电能通过一个充满气体(常常是氦氖气体)的试管, 电能激 活了气体原子, 原子激发后发出激光. 由于气体激光器无法快速地进行 开关操作, 所以需要借助一个调节器;
AC 电压
电源
接地感光体 23
4. 充电
4.6 使用Scorotron 给感光体充负电(1/4)
Scorotron 的结构图
带负电的 电极丝
屏蔽罩
电源
栅极
压敏电阻
接地感光体 24
4. 充电
4.7 使用Scorotron 给感光体充负电(2/4)
第一个电场: 电极丝和屏蔽罩之间的电场使空气分子电离
20
4. 充电
4.3 使用Corotron 给感光体充正电(2/3)
第一个电场: 电极丝和屏蔽罩之间的强电场, 这 个电场使空气分子电离, 形成”电晕”
电离过程 21
4. 充电
4.4 使用Corotron 给感光体充正电(3/3)
第二个电场: 电极丝和感光体之间的电 场让正离子布满感光体表面; 第三个电场: 接地的底基和感光层表面 的电荷之间的电场, 这个电场使得当感 光体表面转离电极丝时, 感光体表面的 充电层依然维持
22
4. 充电
4.5 使用Dicorotron 给感光体充正电或负电
Dicorotron 的结构图
金属屏蔽罩
交流电极丝
塑料罩 DC 电压
取决于金属罩上施加的是正电压或 者负电压, Dicorotron 将产生更 多的正离子或者负离子, 因此, Dicorotron既可以用来充负电又可 以用来充正电.
静电潜像上, 这样就生成了墨粉图像
4. 转印:(纸张与硒鼓分离): 首先进纸机构把纸张送到与感光体接触, 然后给纸张充电,通过电
场力把墨粉图像从感光体转移到纸上, 分离电极和机械装置使纸张和感光体分离
5. 定影:(纸张与热辊分离): 纸张从热辊和压辊之前通过, 热辊将粉熔化, 压辊将融为液体的粉
压入纸张, 将墨粉图像固定在纸上
多边形棱镜的作用是使单束的激光束能够扫描整个感光体的表面. 其扫描的 方向为主扫描方向. 它由马达带动匀速转动, 转动速度取决于多边形的面数和打印机的打印速度.
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5. 曝光
5.6 同步
当光束反射离开多边形表侧面后, 它将扫过感光体表面. 光束在多边形的一 个侧面的反射过程等于激光在感光体表面的一次扫描. 因此多边形表面的 旋转速度和光束的开关动作必须仔细地同步. 如果感光体是一只鼓, 那么光束的扫描还必须与鼓的旋转同步. 为了保证同步操作, 大多数打印机至少有一个反馈电路. 在光束开始扫描的 位置, 还安装了一个SOS(Start-of-Scan, 开始扫描)传感器来感应.
静电复印原理
富士施乐PCO 授权维修站培训教材
2010/01/03 第二版
课程内容安排
1. 静电复印简介 2. 静电原理 3. 感光体 4. 充电 5. 曝光 6. 显影 7. 转印、分离 8. 定影 9. 清洁
2
课程目的
学完本课程, 您将学习到如下知识: 熟悉静电复印使用的基本原理 列举静电复印的六大步骤, 并理解每一步骤的作用和工作原理 解释每一步骤是如何影响副本质量的
11
2. 静电原理
2.5 接地(2/2)
静电场
带正电的物质 电子向正电荷移动
导体从地面拉取电子 , 保持电中和.
接地为电子提供了一条从接地导体来回移动的通道, 从而使导 体保持电中和.
12
3. 感光体
3.1 感光体的结构
感光体至少由两层组成: 底基和光导层.
CTL CGL
BL
Al Substrate
25
4. 充电
4.8 使用Scorotron 给感光体充负电(3/4)
第二个电场: 电极丝和接地感光体之间的电场使电子被排斥向感光体表面, 结果在感光体表面形成一层负电荷 26
4. 充电
4.9 使用Scorotron 给感光体充负电(4/4)
第三个电场: 栅极和电极丝之间的电场, 可以帮助控制感光体表面充电的强度和均匀性 第四个电场: 感光体表层和底基之间的电场, 维持表面电荷.
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2. 静电原理
2.2 光导体定义
物质
导体 电子移动比较容易, 需要较少的外力就可以使电子移动;
如铜, 铝, 银
绝缘体 电子移动很难, 必须用很大的外力才可以使电子移动;
如玻璃, 橡胶
半导体 既可以是导体也可以是绝缘体, 这取决于当前的条件(比 如温度, 光线, 掺杂) ; 如硒, 硅;
光导体: 在光线下或者黑暗中表现为导体或绝缘体的半导体 静电复印的感光体的表层是由光导材料制成.
6. 清洁::首先光源或者电极清除感光体上的残留电荷, 然后清洁刮板移除感光体上的残留墨
粉, 最后光源或者电极使感光体恢复电中和状态, 准备开始下一次打印或复印
从上面可以看出: 除了定影外, 其它六个过程都与感光体有关 除了成像和定影外, 其它五个过程到静电学
所以说, 感光体是静电复印的核心部件, 而静电原理是静电学的核心原理;
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5. 曝光