影印机

卡尔逊依据半导体光导电性等发明的机械
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影印机是一种基于半导体光导电性和物质间摩擦生电原理设计的设备。这项技术的发明者卡尔逊成功地将看似无关的原理结合起来，从而产生了对现代社会有着深远影响的技术。尽管影印机不断改进，但其基本工作流程依然遵循着卡尔逊四十年前的设计理念。

历史沿革

影印机的历史始于1938年，当时卡尔逊和他的合作者科尼共同开发出了这一技术。多年来，尽管影印机经历了多次改进，但现代影印机的工作步骤仍然没有偏离卡尔逊最初的设想。他们的方法是通过光照将图像投影到光导电体上，形成带有电荷的潜像，然后使用具有相反电荷的颗粒，也就是通常所说的碳粉，将其显影，并最终将这些成像的颗粒转移到白纸上固定。1938年10月22日，卡尔逊和他的助手在纽约首次证明了这种方法的可行性。他们使用硫作为光导体，涂抹在锌板上，并在暗室中用手帕摩擦硫的表面使其带上电荷。随后，他们在硫磺板上放置了一块用墨水写着“10-22-38 Astoria”的玻璃板，并在白炽灯下曝光。这样，文字就在硫磺板上形成了带电荷的潜像。接着，他们在硫磺板上撒上一种名为石松属植物的花粉，小心地去除未带电部位的花粉后，硫磺层上的文字便清晰可见。最后，他们将文字转移到蜡纸上，并通过加热完成定影程序。（见图一）

工作原理

影印机的核心部件是光导电体。光导电体在光照下能够从绝缘状态转变为导电状态。这是一种光敏物质，在黑暗环境中电阻很大，无法导电；但在光照下，分子中的自由电子增多，电阻降低，能够导电。硒、砷、碲等无机物及其合金都是光导电体，现代影印机普遍采用硒取代卡尔逊最初使用的硫黄。在影印机中，能够接收图像的光导电体装置被称为“光感受器”（photoreceptor），通常是铝基材上涂覆一层硒，我们称之为硒鼓。硒鼓的形状可能因机型而异，常见的有平板状、带状或筒状。光导电体的厚度约为几十微米，并且需要具备高光敏性、稳定性以及电荷迁移能力。早期仅使用一层光导电体，但现在已经发展出功能性多层结构。例如，硒上覆盖有氧化硒层，这是正电荷存在的地方，电荷传输发生在下方的纯硒层中，最底层的铝和硒层之间还有氧化铝层，使得电荷存储和传输功能更加独立和完善。（见图二）