（１） 通常把发光的物体叫做光源，如太阳、电灯、燃烧的蜡
烛等。光具有能量，它可以使物体变热，使照相底片感光，这就是能的转换现象。光能含在
光束中，光束射入人的眼睛，才引起人的视觉，所以我们能够看到光源发射的光。那么我们
为什么还能看到不发光的物体呢？ 是因为光源发射的光照射到它们，不发光的物体受光后，
向四面八方漫反射的光射入了我们的眼睛，所以我们也能看到不发光的物体。
产生激光的光源，和普通的光源明显不同。如普通白炽灯光源是通过电流加热钨丝的原
子到激发态，处于激发态的原子不断地自发辐射而发光。这种普通的光源具有很大的散射性
和漫射性，不能控制形成集中的光束，也就不能应用于激光打印机。激光打印机所需要的激
光光束必须具有以下特性。
① 高方向性。发出的光束在一定的距离内没有散射和漫射。
② 高单色性。纯白光由七色光组成。
③ 高亮度，有利于光束的集中并带有很高的物理能量。
④ 高相干性，容易叠加和分离。
激光器是激光扫描系统的光源，具有方向性好、单色性强、相干性高及能量集中、便于
调制和偏转的特点。早期生产的激光打印机多采用氦氖 （ＨｅＮｅ） 气体激光器，其波长为
６３２８ｎｍ，其特点是输出功率较高、体积大、使用寿命长 （一般大于１×１０４ｈ）、性能可靠、
噪声低、输出功率大。但是因为体积太大，现在基本已淘汰。现代激光打印机都采用半导体
激光器，常见的是镓砷镓铝砷 （ＣａＡｓＣａＡｌＡｓ）系列，所发射出的激光束波长一般为近红
外光 （λ＝７８０μｍ），可与 感 光 硒 鼓 的 波 长 灵 敏 度 特 性 相 匹 配。半 导 体 激 光 器 体 积 小、成 本
低，可直接进行内部调制，是轻便型台式激光打印机的光源。
激光扫描是用来产生非常小的高精度光点，用于高质量的文字及图像的印刷，常用的激
光扫描系统工作原理是：在工作物质两端设置两块相互平行的反射镜 （栅极），这两块反射
镜之间构成了一个谐振腔。谐振腔的一块反射镜为全反射镜，另一块为半反射镜，当工作物
质受激，原子自发辐射的光子在谐振腔内不断地来回反射，辐射出的光子不断增加。当谐振
腔内叠加的光子增加到一定量时，就会穿透半反射的反射镜面发出一束非常强的光，这就是
激光。这样发出的光束非常集中，几乎没有散射，只要我们利用控制技术将光波波长控制在
７００～９００ｎｍ，这样所产生的激光就可以满足激光打印机感光鼓的曝光需要。
现代所用的半导体激光器，通常采用激光二极管，它的原理与普通的二极管极为相似，
如都有一对ｐｎ结，当电压和电流加到激光二极管上时，ｐ型半导体材料中的空穴和 ｎ型材
料中的自由电子产生相对运动，ｐｎ结处载流子的密度增加非常大，自由电子和空穴重新复
合，因而产生受激辐射，释放出具有激光特性的光子，由激光器谐振腔内的反射镜反射，透
过激光孔和孔内聚焦镜，射出激光束。
从激光的产生可以看出，一条激光束只包括一种主要波长的光线，它是单色的。每一条
光线都沿一个方向传播，以相互叠加的方式结合，我们称之为 “相干性”。这个特性使激光
以一条极细的光束射到一个靶上，而几乎没有散射。而每条激光束就像枪膛里射出的子弹，
２０４ 新型电子化学品生产技术与配方
每颗子弹只能在靶上打一个孔。如果要打出一个 “一” 字，就要射出很多的子弹，沿 “一”
字方向打出很多的孔，形成一个 “一”字点的横向排列，这就是我们所说的 “点阵排列”，
是后面要讲 “点阵图像”的技术基础。
激光打印机的图文信息，亦是由点阵组成。印刷质量要求越高，组成一个字符的点阵亦
越多。激光扫描的点阵形成有四种方法。单线扫描：将一行字符的每一行的点阵信息，送至
扫描器中进行扫描，称为单线扫描。多线顺序偏转扫描：高频信号发生器依次产生９个不同
的频率，依据布雷格衍射原理，它们在偏转调制器中会产生９条偏转角不同的扫描线，接着
转镜旋转一个微小角度，扫描出从左至右的点阵信息。由于这种方法只需转镜转过一个微小
的角度，它相当于单线扫描方法的１／１３２，即可形成１个字，故又称小光栅扫描。多线同时
偏转扫描：是指在高频驱动电路中同时产生９个不同的频率，经合成后送至偏转调制器中。
多线同时偏转多次扫描：这种方法与多线同时偏转扫描属同一类，只是从１个字符的形成上
有所区别。即在扫描高点阵字符时，一个完整的字符是分成多次扫描完成的。图形信息的点
阵形成与字符的点阵形成基本相似。
（２）感光鼓的工作原理和结构 感光鼓是激光打印机的核心部件。它是一个光敏器件，
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。它在激光打印机中作为
消耗材料使用，而且它的价格也较为昂贵。光敏半导体有半导体的共性，如受热激发，掺杂
后改变电导率等。此外，它还具有其他半导体不具有的 “光导电”特性。光敏半导体受光照
射后，它的电导率可以上升几个数量级。从能带上讲，它的价带中的电子吸收了光 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。这种受光照射后提高的电导
率称为 “本征光电导率”。实际应用中，光敏半导体材料需经过掺杂后，才能制成激光器使
用的半导体材料。所以除了有本征光电导率外，还必须具有光激发杂质能级上的电子或空穴
形成的杂质光电导率的性质。在有些光敏半导体中，“杂质光电导率”起主要作用。
光敏半导体受光照射后，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，只是在某种条件下便以其中的某种因素为主罢了。
实际应用的各种光导体对光的敏感程度都不一样。光导体的电导率与它对光的敏感程度
成正比。所以光感对光导体的导电性影响很大。光导体对光的光感度是不一样的。某一种光
导体，只对某一区域光谱的光的光感度高，离开了这一区域，则可能丧失光感度。
光敏半导体在与它适用的光波长范围内，会对光形成一个吸收峰值。在这个峰值范围内
光电导效果最佳。它还与光的照度有关系。照度越高，产生的载流子越多，光 电 导 率 就 越
高。然而每种光导体的特性各异，所以在相同条件下，达到相同的光电导率指标所需要的照
度是不同的。
目前感 光 鼓 常 用 的 光 导 材 料 有 硫 化 镉 （ＣｄＳ）、硒砷 （ＳｅＡｓ）。有 机 光 导 材 料 （ｏｐｃ）
等几种。制作感光鼓用的光导材料，应具备以下特性。
① 耐磨性好。光导体表面要有一定的硬度，要能承受显影转印和清洁过程中的机械磨
损。如果感光鼓 （光导体）被磨损或划伤，将导致打印质量的下降或破坏感光鼓，磨损严重
时只有报废。在实际的工作中，因磨损、划伤而报废的感光鼓最多。现在一种新型的长寿命
的陶瓷感光鼓 （αＳｉ）已经得到了应用，可打印３０万张以上。
② 温度稳定性好。光导体的性能容易受温度的影响，所以，在激光打印机性能中特别
强调使用环境要有合适的温度与湿度，否则会影响打印质量。
③ 光电导性好。光电导性是感光鼓的重要指标，它直接影响到打印质量的好坏。因为
感光鼓连续工作在充电、放电的循环过程中，要求充电时电位上升快，表面饱和电位比应用
第六章 新型打印材料化学品 ２０５
电位要高；否则，初始电位上不去，也将影响打印质量。充电后的感光鼓暗衰减要小，否则
保持不往表面电位，不能形成必要的电位差潜像。感光鼓曝光后放电要快，即光衰迅速。放
电越彻底越好。因为剩余电位的多少，既影响潜像的反差，又会带来打印品的 “底灰”。
④ 耐疲劳。感光鼓在使用的过程中，打印机要对其进行反复充电，因而要具有良好的
耐疲劳性能，在规定的寿命时间内，打印质量不能因连续使用而下降。感光鼓的光导特性稳
定性要好，应满足连续使用的要求。
激光打印机使用的感光鼓，一般为三层结构。第一层是铝合金圆筒 （导电层），第二层
是在圆筒表面上采用真空蒸镀的方法，镀上一层光导体材料 （光导层），第三层是在光导材
料的外面再镀一层绝缘材料 （绝缘层）。有的感光鼓为了更好地释放电荷，在光导层与铝合
金导电层中间，加镀一层超导材料，以使电荷更迅速地释放。
感光鼓表面的绝缘层，一是为提高耐磨性能，增加使用寿命；二是为光导层提供保护，
防止光导体的磨损，保持光导体的光电导特性。
导电层铝合金筒与激光打印机的地线相连，使曝光后的电位迅速释放。它是一个精度非
常高的圆筒，在运转的过程中，能保持匀速运转及保持均匀电荷。
