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1、静电复印机中的传感器应用一. 静电复印机的发展概况（一）国外静电复印机的发展概况（1）1938年美国物理学家C.F卡尔逊（Carslon）和他的助手奥托科涅经过三年努 力，首次用静电装置重现了与原稿相同的图像，获得了世界第一张静电复印品，并于1942 年获得美国专利。（2）1950年美国的施乐公司制造出世界第一台平板式自动静电复印机。（3）1968年日本佳能公司开发出新的感光材料硫化镉感光体。并提出采用新静电 浅像形成方法（简称NP法）的静电复印机。（二）国内静电复印机的发展概况（1）1964年我国第一台手工操作的静电复印机在上海复印机厂诞生。（2）1966年初成立了国家科委复印所。（3）19
2、67年由天津复印技术研究所，上海复印机厂等单位联合研制出我国第一台大型 工程图纸复印机。（4）20世纪60年代末到70年代，我国加快了研制和生产复印机的步伐。许多厂家生 产出静电复印机。如海鸥-5型、长江-I、II型等型号的静电复印机.（5）20世纪80年代，我国复印机生产进入了一个新的发展时期.二. 静电复印机的基本工作原理目前使用的静电复印机，其静电复印过程，必须包括充电、曝光、显影、转印、定影 清洁等六个基本工序。（一）充电充电分为摩擦充电、接触充电及感应充电静电复印机通常是采用电晕放电的方法对硒鼓进行充电的。具体方法是由高压发生 器输出50008000V高压直流电到充电电极，电极中的电
3、晕丝与硒鼓表面保持一定的距离 （通常为1020mm），而硒鼓的基体接地，这样就构成了一个充电回路。具有几千伏高压 的带正电金属丝，在此高电压下夺取了周围空气电子，使空气变成带正电的离子，正电离 子又夺取硒鼓表面的电子，从而使硒鼓表面接受了大量电晕放电所形成的正离子。均匀地 布满了正电荷。这个工序称为充电，一般硒鼓充电以后，其表面电位可高达1000多伏。影响充电效果的因素：（1）电源电压。（2）充电速度的均匀性。（3）电极的直径及距离光导体的距离。（4）空气湿度和气压。（5）充电电极的清洁。（二）曝光把待复印的稿本倒扣在原稿台上，原稿台与硒鼓同步运行，原稿受到光源的扫描， 照在稿本上的光反射回来
4、，经过镜头（透镜），再经过反射落到已经充电的硒鼓上，稿本 上有字（或有图线）的部分吸收了照射光，在硒鼓上形成阴影，保住了那里的电荷，而空 白处反光性好，把光线反射到硒鼓上，受光部分的硒鼓变为导体，电荷通过接地的金属辊 而被放走了。这样，稿本上的字迹、符号、图表等，就被电荷准确地保存在硒鼓表面。硒 鼓表面上的这种“电字”称为静电潜像，这一式序称为曝光成像。曝光时所用的光源一般 是碘钨灯。（三）显影硒鼓继续转动，鼓面上静电潜像转到显影剂箱的位置，箱内有一根带磁性的圆辊（一 个旋转的空心套筒，其内部有几排磁铁固定在轴上）。由于箱内装的墨粉掺入了经过防氧 化处理的铁粉，铁粉上的一些电子碰到墨粉就跑过去
5、，使墨粉带上负电，铁粉带上正电。 磁极吸引铁粉，铁粉吸引墨粉，一串串地挂在此圆辊（空心套筒）上，就形成了所谓的磁 刷。磁刷上的墨粉遇到静电潜像，由于静电潜像的电场吸引力比铁粉与墨粉间的静电吸附 力大，因此把墨粉吸附到静电潜像上。至于没有电荷的空心地方，自然不会吸引墨粉，这 样，墨粉就在硒鼓表面形成墨粉图像。由于铁粉的电性与静电潜像的电性相同，同性电荷 相斥，于是又落回显影剂箱里，这一工序为显影。在静电复印过程中，显影工序直接影响到复印图像的线条浓淡、分辨率、密度和反 差，因此，显影是影响复印图像质量的一个重要工序。（四）转印带有墨粉图像的硒鼓表面与输纸机构送来的空白复印纸接触时，它们彼此贴合，
6、在 纸的背后，从转印电极的电场给纸充以比硒鼓更多的正电荷，把在硒鼓表面上的带负电的 墨粉吸附到纸上，在纸上形成墨粉图像，这一工序称为转印。衡量转印效果的主要指标是转印率。转印率是指光导体上墨粉图像（或字）转移到 纸上的百分率。转印率高时，复印品上的图像（或字迹）墨度浓且清晰；转印率低时，颜 色浅淡，甚至看不清楚。目前的静电复印机的转印率大约为70%85%。转印率的高低取决 于光导体表面的电位（不宜过高）、转印电压（不宜过高或过低）、纸张的干湿与电阻等 多种因素（纸张受潮后会严重影响转印率，甚至看不清楚）。（五）定影转印到纸上的图像，很容易被抹擦掉，因此必须把图像固化在纸上。将墨粉图像用 加热的
7、方法（或者冷压的方法），使墨粉融化并渗入纸中，从而形成牢固、耐久的图像， 这一工序称为定影。定影分加热定影和压力定影。加热定影有三种方法：热板定影、热辊定影和热辐射 定影。压力定影也称冷压定影。（六）清洁清洁分为消电和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
8、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。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。二、静电复印机中的传感器传感器工作状态的好坏直接影响着复印机整机的工作状态。静电复印机中的传感器可 分为：光电型传感器、压电型传感器、热敏
9、感型传感器、磁敏感型传感器和开关型传感器 等。下面介绍各型传感器的原理及其应用。1.光电型传感器1.1光电型传感器检测信息与控制系统相互关联在实际应用中，光电型传感器一般分为直射型光电开关和反射型光电开关两种。在静 电复印机中直射型光电开关的应用最为广泛。时钟脉冲发生器、光学台扫描检测、透镜和 复印倍率等通常使用直射型光电开关。反射型光电开关主要用做纸盒中有无纸检测、稿台 移动式复印机的稿台位置检测、供纸检测、图像密度检测、自动供粉检测、复印纸缠绕光 导体检测及原稿幅面检测等。光电型传感器的检测主要是对其光敏电阻、光敏二极管、光 敏三极管好坏的判断。1.2光电式传感器的构成及其原理光电式传感器
10、是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电传感器 在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器，接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED）和激 光二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管或光电三极管组 成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有 效信号和应用该信号。1.3光电式传感器的测量电路图1-2真空光电管的测量电路2.压电型传感器2.1压电型传感器检测信息与控制系统相互关联压电传感器可将电能转换成机械能，或进行相反的转换。在复印机中，压电传感器主 要用做墨粉余量检测
11、。2.2压电型传感器构成及其原理一般是由过程连接元件、测量电路以及差压元件传感器组合而成的，它可以把接收到 的液体和气体等等的压力信号有效地转换成为标准的电流信号，接着提供给调节器、记录 仪以及指示报警仪来进行相关的过程、指示以及测量的调节。2.3压电型传感器等效测量电路此传感器能将温度参数的变化转换成相应的电参量（电阻、电流、电压），来测量被 测点的温度值。在静电复印机中使用的热敏感型传感器主要有热电偶、热敏电阻和集成电 路温度传感器等，用来测量定影温度、光导鼓表面温度、稿台玻璃温度和机内温度等。热 敏电阻检测是用万用表测量该热敏电阻的好坏。3.2热敏感型传感器构成及其原理热敏电阻传感器是一
12、种对温度反应较敏感、电阻值会随着温度变化而变化的非线性电 阻器，通常由单晶、多晶半导体材料制成。它是一种将温度变化转换为电量变化的传感器， 它利用测温度敏感元件的电参数随温度变化的特性，通过测量电量变化来检测温度。3.3热敏感型传感器测量电路4.磁电式传感器图3-1热敏传感器测量电路:5104.1磁电式传感器传感器检测信息与控制系统相互关联在静电复印机中，磁导率传感器主要用做显影剂余量检测。复印机中显影剂中某些载 体具有磁性，或是显影剂本身含有磁性材料，因此可以根据磁导率的变化检测显影剂。4.2磁电式传感器传感器原理及其构成磁电式传感器，线圈根本就不需要电瓶供电.实质上是线圈绕在磁性的铁芯上，
13、有铁磁 性的齿轮转动，会引起线圈磁回路磁阻的变化.磁回路磁阻的变化，会在线圈两端感应出交 变电流.经过三极管或放大器放大，就可输入到计数器计数了。4.3磁电式传感器测量电路三、总结信息技术将在信息资源、信息传递和信息处理等方面进行多领域多学科的相互结合， 让科学家更多从前无法实现的梦想。构成现代信息技术的三大支柱主要包括传感器技术、 通信技术与计算机技术，它们在信息系统中分别完成信息的采集、信息的传输与信息的处 理。人们在利用信息的过程中，首先要获取信息，而传感器则是获取信息的重要手段和途 径。将这些信息经过分析处理，可以描述出自然界的面貌，所以传感器是认识、掌握、利 用客观世界的重要工具。传感器是获取被研究信息的一种器件或装置，借助这一器件或装 置我们可以定量地认识自然界的各种现象。具有现代意义的传感器能够把自然界的各种物 理量和化学量精确地转换为电信号，经电路转换或计算机处理，从而实现对这些量的检测 与控制。经过本课程的学习，我体会到了传感器在工作生活中的应用是如此的普遍，而且传感 器的种类繁多，传感器的选择与应用也是需要以一定的知识为基础的。正是通过该论文， 我也真正进一步认识了传感器应用的原理和构成，及其这些传感器今后发展的方向或趋 势。在此，感谢指导老师的热情指导。参考文献：1吴建平.传感器原理及应用.北京：机械工业出版社，2011
