静电原理
纳税等级-在线供应链
2023年2月23日发(作者：srim)静电复印原理
随着经济的增长和科学技术的发展，复印机已越来越普及，文件、材料和图纸等放
进复印机，一会儿就可复制出若干份来，真是大大减轻了手工劳动，且又节省了时间。
复印机大多是根据静电原理设计的，这里有一个小实验可以说明静电复印的基本原理：
找一张旧的唱片，放在桌子上，用一块绸布在上面迅速摩擦，这样唱片由于摩擦而带了静电。
然后用手指在唱片上“写”上几个字。当然，这些字人眼是看不见的。这样静电母板就做
好了。
接着在一张纸上放些面粉，并用嘴轻轻地将纸上的面粉均匀吹到唱片上，由于电荷
具有吸引轻小物体的性质，唱片上有电荷的地方就吸上了较多面粉，而用手指写过“字”
的地方由于电荷通过人的手散失了，因此不能在吸引面粉。这样在唱片上就将手指写上的
几个字隐隐约约得显现出来。这就是静电复印基本原理的模仿实验，你不妨可以试一试。
在实际应用的静电复印机中代替唱片的部件称为硒鼓，字也不是用手写的，而是用光
照上的。当硒鼓充电以后，经过光照处理，照光的部分电荷就会消失，文字、图像等遮
光的地方，电荷不会消失。当复印的黑粉撒到硒鼓上时，有文字、图像的地方由于相对
应的硒鼓带电，可以吸引黑粉，这样就可把原稿上的字或图转印到一张白纸上。
现代电子技术的广泛应用给人们带来了许多方便，大大的提高了工作效率。要想复印
一件试卷、一份文件，只要花几毛钱，几分钟就完事了。这都要归功于静电复印机。静电复
印机是利用静电正、负电荷能互相吸引的原理制成的。
一、直接复印和间接复印早期的复印机采用直接复印，先让复印纸按图画文字深浅，分别
带上相应的静电电荷，深处电荷密，浅处电荷稀，从而形成一张与图画文字相对应的静电图
像。然后一种显示黑色的墨粉末直接被静电图像吸引，通过定影，最后成为一张图画文
字的复印品。
但是近三十年国际上采用的都是间接复印法。间接复印时，静电图像不直接在复印纸上形
成，而是先在一种由硒光导材料构成的“硒鼓”上形成，通过显影，让墨粉末吸附在静电
图像上，再转印到复印纸上，成为文字图画的复印品。复印纸即使是普通的纸张，也能
复印出来，不需要像直接复印法时纸张需经带静电处理，因此显得十分方便。
二、复印的三个步骤
1.照明和聚焦成像
当一张要复印的图像放在复印机的稿台上时，在机内灯光照射下形成反射光，通过内反射
镜和透镜组成的光学系统，聚焦成像。
2.静电显影
像正好落在光导硒鼓上，光导硒鼓是一个圆鼓形结构的筒，表面覆有硒光导体薄膜。光导
体对光很敏感，没有光线时具有高电阻率，一遇光照，电阻率就急剧下降；在充电机的作用
下，电阻率就急剧下降。光导体表面，在充电极的作用下，带有均匀的静电荷。当由图像
的反射光形成的光像落在光导体表面上时，由于反射光有强有弱（因为原稿的图像有深有
浅），使光导体的电阻率相应发生变化。光导体表面的静电电荷也随光线强弱程度而消失
或部分消失，在光导体膜层上形成一个相应的静电图像，也称静电潜像。人们看不到它，
好像潜藏在膜层内。
3.转印和定影这时，一种与静电潜像上的电荷极性相反的显影墨粉末，在电场力的吸引下，
加到光导体表面上去。潜像上吸附的墨粉量，随潜像上电荷的多少而增减。于是，在“硒
鼓”的表面显现出有深浅层次的墨粉图像。
当复印纸与墨粉图像接触时，在电场力的作用下，吸附着墨粉的图像，好比用图章盖印
一样，将墨粉转移到复印纸上，在复印纸上也形成了墨粉图像。再在定影器中经加热，墨
粉中所含树脂融化，墨粉被牢固地粘结在纸上，图像和文字就在纸上复印出来了。
两种静电复印机的工作原理静电复印机已是现代办公的常用设备，它大大方便了我们的日
常办公工作，但要用好维护好它，使其发挥应有的作用，就要知道它的工作原理。下面
我就为大家介绍一下静电复印机的工作原理和工作过程。静电复印机是集静电成像技术、光
学技术、电子技术和机械技术于一体的办公设备。它采用的成像方法有很多，如间接式静
电复印法（即卡尔逊法），NP静电复印法、KIP持久内极化法、TESI静电转移成像法
等。现代静电复印机普遍采用间接式静电复印法和NP静电复印法。以下主要介绍这两种
静电复印机的基本原理与工作过程。
卡尔逊静电复印法：卡尔逊静电复印的过程本质上是一种光电过程，它所产生的潜
像是一个由静电荷组成的静电像，其充电、显影和转印过程都是基于静电吸引原理来实现
的。由于其静电潜像是在光照下光导层电阻降低而引起充电膜层上电荷放电形成的，所以
卡尔逊静电复印法对感光鼓有如下要求：具有非常高的暗电阻率。这种感光鼓在无光照的
情况下，表面一旦有电荷存在，能较长时间地保存这些电荷；而在光照的情况上，感光
鼓的电阻率应很快下降，即成为电的良导体，使得感鼓表面电荷很快释放而消失。卡尔逊
静电复印法所使用的感光鼓主要由硒及硒合金、氧化锌、有机光电导材料等构成，一般是
在导电基体上（如铝板或其它金属板）直接涂敷或蒸镀一薄层光电导材料。其结构是上面是
光导层，下面是导电基体。
卡尔逊静电复印法大致可分为充电、曝光、显影、转印、分离、定影、清洁、消电8
个基本步骤。
一、充电：充电就是使感光鼓在暗处，并处在某一极性的电场中，使其表面均匀地带上一
定极性和数量的静电荷，即具有一定表面电位的过程，这一过程实际上是感光鼓的敏化过
程，使原来不具备感光性的感光鼓具有较好的感光性。充电过程只是为感光鼓接受图像信
息准备的，是不依赖原稿图像信息的预过程，但这是在感光鼓表面形成静电潜像的前提和
基础。
当在暗处给感光鼓表面充上一层均匀的静电荷时，由于感光鼓在暗处具有较高的电阻，
所以静电荷被保留在感光鼓表面，即感光鼓保持有一定的电位，具有感光性。对于不同性
质的光电导材料制的感光鼓应充以不同极性的电荷，这是由斗导体的导电是决定的，即只
允许一种极性的电荷（空穴或电子）“注入”，而阻止另一种极性电荷（电子或空穴）的
“注入”。因此对于N型半导体，表面应充负电；而对P型半导体，则应充下奄。当用
正电晕对P型感光鼓充正电时，由于P型半导体中负电荷不能移动。因此光导层表面的正
电荷与界面上的负电荷，只能相互吸引，而不会中和。倘若用负电晕对P型感光鼓充负电，
则由于光导层及共界面处，感应产生的是正电荷，而P型半导体的主要载流子是“空穴”，
自由移动交为容易（或称为“注入”），易与感光鼓表面的负电荷中和。这样，对P型感
光鼓充负电时，其充电效率是相当低的。对于N型感光鼓，则由于其主要载流子是电子，若
对其充正电时，其充电效率也是极其低的。目前静电复印机中通常采用电晕装置对感光
鼓进行充电。
二、曝光：曝光是利用感光鼓在暗处时电阻大，成绝缘体；在明处时电阻小，成导体的特
性，对已充是的感光鼓用光像进行曝光，使用权光照区（原稿的反光产分）表面电荷因
放电而消失；无光照的区域（原稿的线条和墨迹部分）电荷依保持，从而在感光鼓上形成表
面电位随图像明暗变而起伏的静电潜像的过程。进行曝光时，原稿图像经光照射后，图像
光信号经光学成像系统投射到感光鼓表面，光导层受光照射的部分称为“明区”，而没有
受光照射的部分自然数“暗区”。在明区，光导层产生电子空穴对，即生成光生载流子，
使得光导层的电阻率迅速降低，由绝缘体变成良导体，呈现导电状态，从而使感光鼓表面
的电位因光导层表面电荷与界面处反极性电荷的中和而很快衰减。在暗区，光导层则依然
呈现绝缘状态，使得感光鼓表面电位基本保持不变。感光鼓表面静电电位的高低随原稿图
像浓淡的不同而不同，感光鼓上对应图像浓的部分表面电位高，图像淡的部分表面电位低。
这样，就在感光鼓表面形成了一个与原稿图像浓淡相对应的表面电位起伏的静电潜像。
三、显影：显影就是用带电的色粉使感光鼓上的静电潜像转变成可见的色粉图像的过程。显
影色粉所带电荷的极性，与感光鼓表面静电潜像的电荷极性相反。显影时，在感光鼓表面
静电潜像是场力的作用下，色粉被吸附在感光鼓上。静电潜像电位越高的部分，吸附色
粉的能力越强；静电潜像电位越低的部分，吸附色粉的能力越弱。对应静电潜像电位（电
荷的多少）的不同，其吸附色粉量也就不同。这样感光鼓表面不可见的静电潜像，就变成
了可见的与原稿浓淡一致的不同灰度层次的色粉图像。在静电复印机中，色粉的带电通常
是通过色粉与载体的磨擦来获得的。磨擦后色带电极性与载体带电极性相反。
四、转印：转印就是用复印介质贴紧感光鼓，在复印介质的背面予与色粉图像相反极性的
电荷，从而将感光鼓已形成的色粉图像转移到复印介质上的过程。目前静电复印机中通常
采用电晕装置对感光鼓上的色粉图像进行转印。当复印纸（或其它介质）与已显影的感
光鼓表面接触时，在纸张背面使用电晕装置对其放电，该电晕的极性与充电电晕相同，而
与色粉所带电荷的极性相反。由于转印电晕的电场力比感光鼓吸附色粉的电场力强得多，因
此在静电引力的作用下，感光鼓上的色粉图像就被吸附到复印纸上，从而完成了图像的转
印。在静电复印机中为了易于转印和提高图像色粉的转印率，通常还采用预转印电极或预
转印灯装置对感光鼓进行预转印处理。
五、分离：在前述的转印过程中，复印纸由于静电的吸附作用，将紧紧地贴在感光鼓上，分
离就是将紧贴在感光鼓表面的复印纸从感光鼓上剥落（分离）下来的过程，静电复印机中
一般采用分离电晕（交、直流）、分离爪或分离带等方不来进行纸张与感光鼓的分离。
六、定影：定影就是把复印纸上的不稳定、可抹掉的色粉图像固着的过程，通过转印、分离
过程转移到复印红上的色粉图像，并未与复印纸融合为一体，这时的色粉图像极被擦掉，
因此须经定影装置对其进行固化，以形成最终的复印品。目前的静电复印机多采用加热
与加压相结合的方式，对热熔性色粉进行定影。定影装置加热的温度和时间，凤及加压
的压力大小，对色粉图像的粘附牢固度有一定的影响。其中，加热温度的控制，是图像定
影质量好坏的关键。
七、清洁：清洁就是清除经转印后还残留在感光鼓表面色粉的过程。感光鼓表面的色粉图
像由于受表面的电位、转印电压的高低、复印介质的干湿度及与感光鼓的接触时间、转印
方式等的影响，其转印效率不可能达到100%，在大部分色粉经转印从感光鼓表面转移到复
印介质上后，感光鼓表面仍残留有一部分色粉，如果不及时清除，将影响到后续复印品
的质量。因此必须对感光鼓进行清洁，使之在进入下一复印循环前恢复到原来状态。静电
复印机机中一般采用刮板、毛刷或清洁辊等装置对感光鼓表面的残留色粉进行清除。
八、消电：消电就是消除感光鼓表面残余电荷的过程。由于充电时在感光鼓表面
沉积的静电荷，并不因所吸附的色粉微粒转移而消失，在转印后仍留在感光鼓表面，如果不
及时清除，会影响后续复印过程。因此，在进行第二次复印前必须对感光鼓进行消电，使感
光鼓表面电位恢复到原来状态。静电复印机中一般采用曝光装置来对感光鼓进行全面曝光，
或用消电电晕装置对感光鼓进行反极性充电，以消除感光鼓上的残余电荷。
静电复印机的基本构造原理（图）
当用户将复印的文件A放在水平透明窗B上。文件被曝光灯c照明，其反射光经旋转反射镜
D、凸透镜E及固定反射镜F，联合把文件造成实像于一个大圆筒G上。这实像可以与文件一
样大，也可以放大或缩小。圆筒G由铝制成，其表
面布满一层硒（selenium）。硒是一种半导体材料。圆筒的表面于曝光之前，在复印机内的
黑暗位置（1）预先充电，使整个表面均匀带了正电。
当圆筒转动到位置⑵时，就受到文件实像的照射而曝光。硒有这样的特性，在黑暗时电
阻很大，相当于绝缘体。而当它受光照射时，其电阻就减小，变成良导体。于是，凡曝光的
面积上，所充的电就沿着铝质圆筒及接地线而流入地。因此，圆筒上对应文件白色的地方就
不带电，而文件上黑色的地方由于没有光照射到硒上，就仍然保留着正电。
当圆筒转到位置(3)时，圆筒带正电的面积上(也就是对应文件黑色的面积上)，就吸
引从位置(3)的施粉器所放出带负电的墨粉。圆筒继续转动到位置(4)时，就有一元件把送
来的复印纸充上比圆筒更强的正电，而把圆筒上的墨粉夺取过来吸到纸上。
圆筒最后转到位置(5)时，就有一元件把圆筒上表面全部电荷放电，也就是清除旧影像
以便复印另一文件。复印纸从圆筒吸附墨粉之后，再送到红外线灯H照射，把墨粉加热熔合
牢粘在纸上，最后从出口送出来。