复印机培训

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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

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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。

施乐V330光导体施乐WCP320/315鼓粉组件

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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

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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

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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

电

位

时间

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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：

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

－9kV充电电压

－620V栅格电压

光导体

电晕丝

栅格

高压电源

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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。

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10~15mm。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

施乐V330光导体组件

V330充电电极

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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。

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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

复印品图像灰阶

光

导

体

表

面

电

位

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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

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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。

F

F’

UV

F

F’

UV

F

F’

UV

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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。施乐V330复印机的像间/像边

缘消电灯由一排单独控制的发光二极管组成（有32个以不同间距定位的LED组成）。

它有两个作用:

第一，对光导体表面两个图像间的区域消电（即像间区域的消电）。

当爆光灯扫描原稿时，像间/像边缘消电灯灭：当扫描结束爆光灯回程时，该灯点亮对

鼓面全面进行一次消电，以免前面的图像印到后面污染复印品，曝光灯再次发光对原稿扫

描时，消电灯熄灭，从而达到对光导体上二个图像之间消电的目的。从该灯的位置图来看，

如果该灯常亮，那么复印品全白，可通过调整代码对复印品前端和后端消电范围进行调整

控制。

第二，进行缩小复印时，对光导体的边缘区域消电（即像边缘消电）。

缩小复印时，图像只汇聚到鼓表面上一部分，而无图像区域是照不到光线的，但充电

时整个鼓面均充上均匀的电场。因此对无图像区域必须对它进行消电，否则在无图像区域

上因为电位高在显影时就将吸引许多粉，造成浪费和污染复印品。像边缘消电的原理在于

缩小复印时，对应于有图像区域上的发光二极管不亮，而无图像区域的发光二极管全亮对

该区域的鼓面消电，避免浪费粉和污染复印品．当缩小倍率变化时，无图像区域上和有图

像区域上的对应发光二极管数量发生变化以避免发生消电过度和消电不够，前者可能将部

分图像消掉，后者则产生黑条浪费粉．如果像间／像边消电灯损坏不亮的话，则将浪费大

量的色粉并造成图像污染。

V330的像间/像边缘消电灯像间/像边缘消电灯的位置

充电电极

4＃反光镜

感光鼓

像间/像边缘消

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影响静电潜像的因素

由于静电潜像质量的好坏，直接关系到复印品质量的好坏，因此要求静电潜像既要有

一定的反差电位（既光导体上各点的电位高低有差别），又要有足够的电位能吸附色粉。

影响静电潜像的因素主要有下面几个方面：

（1）曝光量

形成静电潜像要有足够的曝光量。曝光不足时，在光导体上对应图像的明亮的区域表

面电位衰减不够，显影后造成复印品底灰深。

（2）表面电位和光衰减速率

光导体一经曝光，必须很快放电，否则就会影响复印速度，即光导体的光衰减速率必

须足够快。另一方面为了得到不同的灰度，必须在光导体表面形成具有一定级差的残余电

位，这就要求充电后的光导体应具有足够高的电位，这样才能形成质量较好的静电潜像。

（3）光学系统

光学系统中各部件的位置偏移以及受污染的程度都会对复印品质量造成影响。

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第五节显影过程

当带电荷的色粉与已曝光过的光导体接触时，由于异性电荷之间的吸引作用，光导体

上的静电潜像就会吸附色粉，形成可见的色粉像，这个过程就是“显影”，也称为“静电

显影”。显影过程对色粉有两个要求：

（1）色粉应带有和静电潜像异性的电荷。

（2）色粉应粒度均匀，能把静电潜像完整地再现出来。

目前市场上静电复印机主要采用的显影方式是双组份磁刷显影和单组份跳动显影。

双组份磁刷显影

在双组份磁刷显影过程中，不但有色粉，还有携带色粉并使之与光导体接触的称作“载

体”的颗粒，载体一般使用铁粉等磁性粉末，在使用过程中不损耗，损耗的是色粉。

如左图所示，带有磁性的载体

在磁辊上形成刷子形状，色粉通过

与载体混合搅伴而摩擦带电（与光

导体所带电荷反极性），吸附于载

体表面。这个磁性刷子与光导体上

的静电潜像相接触，色粉由于静电

力而被吸引到光导体上。

磁刷显影装置主要是由磁辊、

搅伴器、补粉用螺旋推进杆、调整刮片等组成的。

显影偏压

在双组份磁刷显影中，偏压供给刮片和磁辊。调整刮片上的电压能吸附飞扬的色粉，

以避免深的底灰。磁辊上的电压则影响显影过程。偏压低，对带电荷的色粉吸引力弱，光

导体上的潜像吸附的色粉多，复印品深，底灰同样也就明显；偏压高，磁辊对色粉的吸引

力强，光导体上的潜像吸附的色粉少，复印品浅，底灰也就不明显。

光导体

载体

色粉

磁辊

N

N

N

N

N

N

S

S

S

S

S

S

N

N

N

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偏压220V偏压300V偏压500V

单组份跳动显影

单组份显影与双组份显影比较，因为色调剂本身具有磁性，所以不需使用载体，不需

要色粉的混合、搅拌等机构，因此，显影装置结构比较简单，可小型化，不使用载体也就

没有载体那样的废弃物。目前越来越多的复印机采用单组份显影。

单组份跳动显影是通过色粉层和潜像面之间的空隙，使色粉飞翔的非接触显影法。下

面即以V330复印机的显影组件为例：

当磁辊旋转时，吸附在磁辊上的色粉与刮板橡胶摩擦带个正电荷，色粉的穗子被切断，

从刮板处分开。

N1

S3

N3

S2

N2

S1

S

光导体

磁辊色粉

直流偏压

交流偏压

金属刮板

磁铁

深浅正常

光导体色粉磁辊

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磁辊与鼓表面之间有0.3mm的间隙，在磁辊上加有显影偏压：

交流AC2kV，2400Hz

可调直流DC–200V–500V

合成电压如右图所示：

交流偏压和光导体上图像电位之间的合成电流使色粉产生跳动。当交流电压为正极性

时，色粉向光导体方向跳跃；当交流电压为负极性时，多余的色粉从光导体表面回到磁辊

上，从而减少了色粉飞散和图像模糊现象。色粉以每秒2400Hz的频率在光导体与磁辊之

间来回跳跃，此种显影方式被称为跳跃式显影方式。复印品图像深浅取决于负直流偏压的

大小，绝对值愈大，磁辊吸住的粉愈多，图像愈浅，反之，图像愈深。AC偏压决定图像

能否显影，DC偏压决定图像深浅。

-300V

1700V

-2300V

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第六节转印过程

原稿的复制品在光导体上显影出来以后，第四步就是将光导体表面可见色粉图像转移

到纸上的过程称为“转印”。目前普遍采用电晕转印法的原理和装置。

电晕转印法的原理就是用电极对纸张充上与色粉极性相反的电荷，当纸张上的电位足

够高时，光导体上的色粉就能够被纸张吸附过来，从而完成转印过程。

电晕转印装置由转印电极和高压发生器组成。转印电极的结构与光导体充电电极相

似。转印电极上的电压由光导体材料和光导体的转动速度决定，可等于或高于充电电压

为了达到最佳复印效果和满足输纸机构的设计要求，一般将转印电极设置在光导体的

正下方或稍偏离一些。电极丝与纸的距离，不同型号的机器根据自身的设计要求而各异，

但电极丝在长度方向上应与光导体的轴线保持平行，否则会使复印品两边的色调深浅不

一。

在转印时纸张与光导体紧密相贴，转印结束后，为了使纸张与光导体分离，使用爪、

带、空吸等机械式的方式，或者从纸的背面进行交流电晕放电，减弱纸张与光导体之间的

静电吸引力，最终使纸张从光导体上脱离。

在V330复印机的鼓组件

中有2个分离爪，用以将纸张从

光导体上分离，防止复印纸转进

鼓架内。

V330的转印分离电极

电极丝

鼓分离爪鼓分离爪

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影响转印效果的因素

（1）转印率

在转印过程中，光导体表面的色粉转印到纸上的百分率称为转印率，转印率的高低直

接影响着复印品的质量。转印率高，复印品的反差好，图像层次丰富，而且减少了光导体

上的色粉残留量，减轻了对机器内部的污染，使复印机在连续工作时能提供质量较稳定的

复印品。转印率一般在70%80%，最高可达90%。

（2）转印电压

转印电压对转印率的影响较大，转印电压过高或过低都不能得到较高的转印率。转印

电压过高时，会将复印纸“击穿”，结果转印率反而差；反之，在转印电压过低时，纸对

色粉的吸引力接近或低于光导体对色粉的吸引力，转印率也差。

（3）复印纸

在转印过程中，纸是带电的，因此纸的体积电阻值和含水率对转印率有很大的影响。

受潮的纸张转印出来的图像色调普遍较淡，纸张严重受潮时根本转印不出图像。

（4）空气的相对湿度

空气的相对湿度对纸的体积电阻值有很大影响，湿度越大，转印效果越差。如果空气

的相对湿度过小（20%30%），纸的体积电阻值会很高，转印后纸上的残留电位难以耗

散，会引起纸与光导体分离困难。

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第七节定影过程

转印后的色粉图像，仅仅是依靠静电力吸附在复印纸的表面，大的抖动或是轻微的揩

擦就能把色粉像抹掉。因此，必须对其进行固化处理，这一过程称为定影。

热辊定影是采用两个铜或铝制的金属辊，一个辊是空心的，外圈喷涂着一层极薄的聚

四氟乙烯，内装红外线碘灯或电热丝石英灯管，作为热辊。另一个辊表面包了一层硅橡胶，

用作压辊。定影时热辊压在复印品表面，将热量传到色粉上，使粉熔化，下面压辊对复印

品施加压力，将色粉图像固化在复印纸上。这种方法的优点是结构紧凑，传送纸方便，不

易打火，目前在静电复印机上得到广泛使用。

施乐V330复印机的定影器组件如下图所示：

影响定影质量的因素

（1）定影温度

静电复印机的定影温度与所用色粉的熔点有关。定影温度过高，会使色粉点的四周发

黄，纸面易被烤焦和产生烧纸故障等。定影温度过低，复印图像不牢固，容易被抹掉，分

辨率低。

（2）复印纸的质量

复印纸的质量对定影质量有很大影响。如复印纸的厚度，纸张太厚，易产生定影不牢

的现象，图像容易被抹掉；纸张太薄，会造成定影过度。

热辊压辊