六易损部件.pdf

打印机基础原理讲解(基础篇)龙行 007 整理 第六章 易损部件 §1 粉盒上的易损部件 碳粉盒是激光打印机最关键的部件，它不仅决定了印品打印品质的好坏，而且还决定了打印成本在激光打印机中，70%以上的成像部件都集中在碳粉盒中，因而对其有一个全面的了解十分必要 在了解碳粉盒中的部件之前，我们有必要先来给碳粉盒进行一下分类在目前，由于国内外生产激光打印机的厂商很多，所以打印机的种类繁多，对应的碳粉盒也就很多因而只有进行一个必要的归纳，才能使我们对这种多的碳粉盒有一个较清晰地掌控 1.按组合方式分 碳粉盒可以分为一体化碳粉盒、二体化碳粉盒和三体化碳粉盒其中一体化碳粉盒就是指光导鼓（感光鼓）、显影辊以及碳粉存储仓为一体的碳粉盒大部分HP 的黑白碳粉盒属于这一类二体化碳粉盒是指碳粉盒分为两个独立的部分，一部分为光导鼓，另一部分为显影辊与碳粉存储仓该类碳粉盒有 EPSON 6200L，联想 M9100 等三体化碳粉盒指碳粉盒分为三个独立的部分；光导鼓、显影辊、碳粉存储仓通常有的厂家也称其为鼓粉分离技术这里面的一个典型代表就是 EPSON C1100 的碳粉盒 2.按使用的碳粉类型分 谈粉盒可以分为磁性单组分粉碳粉盒、非磁性单组分粉碳粉盒和双组分粉碳粉盒。

对于磁性单组分粉碳粉盒，它的显影器是采用磁辊同粉仓刮板的配合来给光导鼓进行供粉非磁性单组分碳粉盒的显影器是靠显影辊、供粉辊和粉仓刮板三者配合给光导鼓进行供粉双组分粉碳粉盒其显影器仍是靠磁辊同粉仓刮板的配合来给光导鼓进行供粉 通过上述两种分类，我们就可以得出碳粉盒所存在的一些共性和差异所说的共性就是指碳粉盒都具有光导鼓、显影器和碳粉存储仓，所说的差异就是指碳粉盒由于其采用的显影剂的不同，其显影器的构成具备了较大的差异下面我就对碳粉盒的组成部件进行简单的介绍 打印机基础原理讲解(基础篇)龙行 007 整理 图 6.1.1 粉仓部件 图 6.1.2 废粉仓部件 6.1.1 光导鼓（即感光鼓） 一．光导鼓的工作原理 光导鼓是一个光敏器件，主要用光导材料制成它的基本工作原理就是“光电转换”的过程当光导鼓受激光照射后，它的电导率将会迅速上升，其值可达几个数量级从能带上讲，光导鼓上光导体价带中的电子吸收了激光的能量后，跃入导带，产生电子—空穴对这种由光照产生的电子—空穴对，称为“光生载流子”光敏半导体内产生的“光生载流子”增多，它的电导率就上升。

同时光敏半导体受激光照射后，会不同程度地改变物体内的“载流子迁移率”（迁移率是载流子的迁移速度与外电场的比值）标志物体的导电能力的“电导” ，等于载流子密度乘以迁移率迁移率上升，电导提高，电导率由本征光电导率、杂质光电导率和迁移率的值共同决定，而当本征光电导率、杂质光电导率一定时，迁移率就成为了主要因素，从而电导率将上升于是光导鼓就将其表面的充电电荷进行了迅速的中和，打印所需要的“静电潜像”也就会相应的产生 二．光导鼓的分类 目前市场上光导鼓产品有三种，即硒鼓及硒合金鼓， α-硅鼓，硫化镉鼓、有机鼓（OPC ）因为硒鼓制造成本高，硒及合金属于稀有金属材料，再加上硒砷毒性较大而污染环境等因素，自上世纪 90 年代起逐步退出静电成像材料主流市场目前只有少数高端复印机及高速可见光气体激光器型和LED 型打印机仍采用传统的硒合金鼓而α -硅鼓由于制造工艺复杂，成本极高，价格昂贵，它只能用于高速复印机和与其身价相应的高端激光打印机市场由于高效环保的有机信息电子材料OPC 光导鼓具有成本低，原材料来源随地可得，可灵活的制造，可实现大规模连续生产，OPC 鼓已占有了全部光导鼓的 98%以上①①打印机耗材产品的分类及性能， 郑西振， 打印与显像 三．有机光导鼓 鉴于 OPC 所占的市场地位，所以这里仅对其进行一个主要的介绍。

有机光导鼓简称为 打印机基础原理讲解(基础篇)龙行 007 整理 “OPC 鼓” ，是英文 Organic Photo- Conductor Drum 的译名与缩写 1．OPC 的构成及组成部分作用 OPC 鼓是由铝管涂覆有机化学物质（即光敏材料）构成的有机化学物质最主要的是两层，一是电荷生成层(CGL)，一是电荷传输层(CTL),如下图所示 图 6.1.3 图 6.1.4 一般还会在有机光导材料外面在涂覆一层材料，这层材料较耐磨，起沉积充电电荷保护光导层的作用，通常这层材料很“厚”，达到十几微米光导层很薄，不到 1 微米电荷传输层能够接受来自充电装置的电荷并将这些电荷存储在其表面，这有些类似于电容器极板电荷传输层存储电荷的能力同涂层的厚度以及介电性质有关电荷生成层具有在黑暗中绝缘，受激光照射导通的性质 2．OPC 的工作原理 在充电阶段，OPC 表面将被均匀的充上一层电荷如果电荷生成层不被曝光，该层电荷将会保持在电荷传输层上面当然，电荷在充电到显影之间的也会衰减但是，因为在大多数激光打印机里面在充电后从潜像到显影只需要几百个毫秒，所以表面电荷不会有显著减少。

图 6.1.5 图 6.1.6 在曝光阶段，一束聚焦激光将照射在电荷生成层上此时电荷传输层对激光束是透明的，因而电荷生成层才能够曝光且电荷生成层的分子被选择成对激光辐射能量灵敏通过利用旋转多角镜和聚焦透镜，激光束依次沿直线扫描过OPC鼓扫描后电荷生成层将产生电荷载体（见图二、三）在每一个像素上面的真实曝光时间非常短，通常会小于百万分之一秒生成的电荷载体的数量同分子的光生成效率、激光束的强度和曝光时间的长短有关光生成效率是指单位光照所生成的载体的数量一旦电荷生成层 中产生了电荷载体，则在OPC表面和铝基之间电场的影响下，这些载体将使得表面电荷穿过电荷传输层与其中和，从而在OPC表面形成静电潜像OPC表面放电性能是载体数量和表面电荷移动能力的结合 这里我们要提到一个“热鼓”和“冷鼓”的概念，它是人们通常采用的一种描述，即用“热鼓”和“冷鼓”来对光导鼓光生成效率和表面电荷移动能力的组合性能进行表征 “冷鼓”是指对激光束具有较低的灵敏度在激光曝光发生时，电荷生成层中的少量电荷载体将被激活这些被激活的少量电荷载体将使得少量的电荷从OPC表面移除。

仅仅是围绕在激光 打印机基础原理讲解(基础篇)龙行 007 整理 束点附近区域的电荷将被放电（见图四）而对于一个“热鼓”来说，同等的激光曝光能量将会使得电荷生成层中的许多电荷载体被激活这种情况下，就会使得电荷传输层表面额外的电荷将被移除因为电荷是被充电装置均匀的充在了 OPC的表面，额外的电荷一定是来自激光束点周围更远的区域（见图五）放电区域的增加将会导致显影区域的加大，于是将引起点和细线明显可见的增宽当字符增厚后，文本就会显得颜色更深尽管打印黑度相同同时也使得耗粉量增大 图6.1.7 图6.1.8 3．OPC期望寿命的影响因素 OPC会因表面的摩擦损伤，涂层的化学降解，光疲劳和电疲劳而在性能上退化降低底灰，磨损线和印品的打印浅等现象将会在感光体寿命终结的时候显现出来 通常碳粉和废粉仓刮板对磨损影响最严重不具有合适的润滑添加剂的碳粉将会使得OPC鼓迅速的退化特殊的添加剂主要用于阻止碳粉粘鼓芯和润滑鼓芯以便清洁能有效地进行使用粗糙纸、厚纸以及信封纸同样会迅速的磨损鼓芯具有粗糙边缘或者波浪形边缘的废粉仓刮板也会磨损和刮伤鼓芯表面，造成碳粉的粘附。

对于鼓芯表面微精细碳粉的清洁，需要加大废粉仓刮板对鼓芯的压力但是这也会导致磨损率的增大转印步骤时鼓芯同纸张的摩擦接触也会引起OPC磨损碳粉的转印效率是指在转印到纸上面的碳粉同在光导鼓上面显影的碳粉比率这直接影响鼓芯的磨损例如，具有88%转印率的碳粉同具有94%转印率的碳粉相比在鼓芯上面留下的碳粉将是后者的两倍正是这些转印后残留在鼓芯上面的碳粉需要被废粉仓刮板进行清洁打印图像的类型，文本或者图表，以及页面上印品的覆盖率都会显著的影响转印率进而影响鼓芯的磨损在鼓芯寿命的中途，它将会显示出物理磨损的迹象印品黑度以及碳粉的使用量通常会有轻微的降低通常后市场的鼓芯被设计的同OEM鼓芯相比对激光更加灵敏，或者称为“更热”这一性质就使得后市场鼓芯表现出具有“更长的寿命”，即直到鼓芯寿命的后期才会观测到通常的磨损效应 光和电的疲劳出现在OPC不能够在激光束的曝光条件下完全放电其表面电荷时黑色区域的打印黑度将变浅，且文本字符将变“瘦”鼓芯表现出对光不在非常灵敏或者说“变冷”，此时电荷载体的产生效率和电荷移动能力都会降低 4．OPC鼓的使用注意事项 （1）遮光 如果被强光（直射太阳光）照射的话，光导电层可能受到破坏，所以绝对不能被强光照射。

也请不要长时间地放置在室内的荧光灯灯光下 因为它会接受光的存储，所以放在打印机以外的地方时，一定要裹上遮光布，加以保护 （2）温度湿度管理 打印机基础原理讲解(基础篇)龙行 007 整理 把OPC鼓放置在温度湿度变化强烈的场所时，鼓的表面就会结露，这样就得不到正确的图像 （3）表面保护 鼓的表面如果粘上汗、指纹、油脂、灰尘等，就会得不到正确的图像 所以，不能光着手接触有效图像区域 另外，由于鼓的表面硬度低，所以注意请不要碰撞冲击 （4）清扫方法 清扫OPC鼓的表面时，请使用带有碳粉的绒布请绝对不要使用溶剂 6.1.2 显影辊 显影辊的作用：就是将碳粉从存储仓中输送到光导鼓上面，从而达到图像的显现 显影辊的类型： 目前市面上面所存在的显影辊我认为主要有两种，一种是由在金属套筒上面涂层制成的显影辊，另一种是橡胶辊（也有称作皮辊）对于在金属套筒上面涂层的显影辊大部分为磁性辊，目前我所知道的仅HP2600的为一个特例；而橡胶辊大部分用于非磁性显影剂显影的情况部分图片如下所示 E16 磁辊 HP2600 显影辊 联想 M9100 磁辊 EPSON C1100 磁辊 三星 1510 显影辊 打印机基础原理讲解(基础篇)龙行 007 整理 EPSON 6200L 显影辊 HP2550 显影辊 此处我以磁辊为例，对显影辊进行一下介绍。

首先是磁辊的作用及组成作为显影辊它的作用有两个，一是吸附碳粉颗粒，另一个就是充电碳粉颗粒对应于此作用，磁辊一般由静止不动的磁芯、旋转的套筒、磁辊端套和电接触点四部分组成磁芯大都是通过注塑铁氧体制成的设有多个S极和N极磁形棒，它的作用是利用自身的磁性来产生恒定的磁场，该磁场通过与粉仓内的碳粉相互作用将碳粉吸附到磁辊套筒表面磁辊套筒一般是在铝套管外面喷涂涂层材料制成的，喷涂后形成梨皮状表面如图所示 图6.1.9 涂层多由碳黑、石墨等混合于形成A） 有纹理的表面涂层有助于摩擦充电以及碳粉传送： 涂层表面粗糙度直接影响碳粉所能获得的充电程度尽管碳粉粒子之间相互摩擦能产生一些负电荷，但是磁辊套筒表面的纹理才能帮助碳粉粒子达到显影所需的合适的电压值B）套筒涂层里面的石墨成分提供了光滑的表面，有助于碳粉粒子的可靠分离： 光滑程度较低的涂层会使得小个碳粉粒子机械的粘附在套筒上面从而导致图像黑度的降低C）涂层中碳黑的导电特性有助于充电过剩的小个碳粉粒子能够将过多的电荷导入地： 这种可控的排放使得大小碳粉粒子均能维持均匀的电荷，并减少了粒子的分类，而这些分类恰是印品黑度不均（鬼影）的根源之一。