激光打印机(18页).doc

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1、-激光打印机-第 18 页激光打印机以其打印速度快，打印品质高的优点，在人们的日常工作中越来越受到青睐。但了解其工作原理的人并不多。本文根据激光打印机的工作特点，浅淡激光打印机工作原理。 激光打印机一般分成6大系统： 1、Power System(供电系统) 2、DC controller System(直流控制系统) 3、Formatter System(接口系统) 4、Laser/Scanner System(激光扫描系统) 5、Image Formation System (成像系统) 6、Pick-up/Feed System(搓纸系统)。下面将对这6大系统分别进行阐述。 一 、Pow

2、er System（供电系统） 供电系统作用于其它5个系统，根据需要，输入的交流电被调控为高压、低压、直流电。高压电一般作用于成像系统，许多型号的打印机都单独的高压板，像HP4、HP4V、方正文杰作280、XeroxP8E、Canon BX/BX2等。但随着集成化的增、高，很多打印机的高压板、电源板以及DC控制板被集成在一起。像HP5L/6L，HP4L/4P、HP5P/6P、HP4000、HP5000等。低压电主要用来驱动各个引擎马达，其电压根据需要而定，像HP5L/6L主要有5V、12V电压，而HP5000主要有3.4/、5V、24V电压。直流电主要用来驱动DC板上的各种型号的传感器、控制芯

3、片以及CPU等。 二、DC Controller System（直流控制系统） 直流控制系统主要用来协调和控制打印机的各系统之间的工作：从接口系统接收数据，驱动控制激光扫描单元、测试传感器、控制交直流电的分布，过压/欠流保护、节能模式、控制高压电的分布等。其电路构成比其它5 个系统都复杂，涉及到电路的一些专业知识，像放大电路、反馈电路、整流电路等，是维修的一个难关。 三、Formatter System（接口系统） 接口系统是打印机和计算机连接的桥梁，它负责把计算机传递过来的一定格式的数据翻译成DC板能处理的格式，并传递给DC板。接口系统的构成一般有三个部分：接口电路、CPU 、BIOS电路。

4、在接口电路里主要有一些负责产生稳压电流的芯片（为保护和驱动其它芯片）。CPU主要任务是翻译接口电路传递过来的数据，控制信号灯以及传递给DC板翻译过的数据。有些型号的打印机，其接口电路也做进CPU，像HP4L/4P。BIOS电路这部分主要有打印机自身的一些配置，以及生产厂家的一些相关信息。但有的打印机接口系统并没有BIOS电路的打印机一般不能打印自检测试员，像文杰280、Epson 5700/5800等，而我们平时的接口维修也只是局限于接口电路。 四、Laser/Scanner System（激光扫描系统） 激光扫描系统的主要作用是产生激光束，在OPC（感光鼓）表面曝光，形成映象。激光扫描系统主

5、要有三个部分：多边形旋转马达、发光控制电路、透镜组。旋转马达主要通过高速旋转的多棱角镜面，把激光束通过透镜折射到OPC表面。发光控制电路主要是产生调控过的激光束，主要有激光控制电路和发光二极管组成。透镜组主要通过发散，聚合功能把光线折射OPC表面。 五、Image Formation System（成像系统） 成像系统的工作过程大至上分为两个过程：前期的准备工作，后期的定影成形工作。其整个工作过程大至分为7个步骤： 1、充电 通过充电辊给OPC表面充上高压电 2、曝光 利用OPC 表面的光导特性，使OPC 表面曝光，形成一定形状不等位的电荷区 3、显影碳粉颗粒在电场作用下吸附在OPC 表面被曝

6、光的区域 4、转印 当打印纸通过转印辊时，被带上与碳粉相反的电荷，使碳粉颗粒按一定的形状转印到纸上 5、分离 纸张从OPC 和转印辊上分离出来 6、定影 已经印上字的打印纸上的碳粉颗粒，需要熔化才能渗透到纸里 7、OPC清洁 OPC表面的碳粉并未完全被转印纸上，通过刮刀清理后，并可完成下一轮转印成像过程。 在其后的定影成形过程中，加热组件是个很重要的部件，它通过一定范围的高温，将碳粉熔化。目前加热部件主要有两种形式：陶瓷加热，灯管加热。陶瓷加热的特点是加热速度快，预热时间短，缺点是易爆、易折，而灯管加热则相对稳定些，缺点是预热时间较长。现在有很多打印机都采用双灯管加热，像HP5SI、HP810

7、0、HP4500等。但不论哪能种形式的加热，其温控都是通过热敏元件感应温度变化时，自动闭合完成的。 六、Pick-up/Feed System（搓纸系统） 操作系统主要由进纸系统和出纸系统构成。现有的大部分机型都可扩充多个进纸单元，而出纸系统也是应打印介质的需要，设置成两个出纸口。打印纸在整个输纸路中的走动都是有严格的时间范围，超出了这个时间范围，打印机就会报卡纸。而对具体位置的监控则是通过一系列的传感器监测完成的。目前激光打印机中的传感器大部分是光敏二极管元件构成的。 各种型号的激光打印机在机型和具体到某个系统的设计上，可能不同，但是它们的工作原理大至却是一样的，只不过某个局部的功能根据设计

8、的需要得到了增强。一、基本结构 激光打印机是由激光器、声光调制器、高频驱动、扫描器、同步器及光偏转器等组成，其 作用是把接口电路送来的二进制点阵信息调制在激光束上，之后扫描到感光体上。感光体与 照相机构组成电子照相转印系统，把射到感光鼓上的图文映像转印到打印纸上，其原理与复 印机相同。激光打印机是将激光扫描技术和电子显像技术相结合的非击打输出设备。它的机 型不 同，打印功能也有区别，但工作原理基本相同，都要经过：充电、曝光、显影、转印、消电 、清洁、定影七道工序，其中有五道工序是围绕感光鼓进行的。当把要打印的文本或图像输 入到计算机中，通过计算机软件对其进行预处理。然后由打印机驱动程序转换成打

9、印机可以 识别的打印命令（打印机语言）送到高频驱动电路，以控制激光发射器的开与关，形成点阵 激光束，再经扫描转镜对电子显像系统中的感光鼓进行轴向扫描曝光，纵向扫描由感光鼓的自身旋转实现。 感光鼓是一个光敏器件，有受光导通的特性。表面的光导涂层在扫描曝光前，由充电辊充上均匀电荷。当激光束以点阵形式扫射到感光鼓上时，被扫描的点因曝光而导通，电荷由导电基对地迅速释放。没有曝光的点仍然维持原有电荷，这样在感光鼓表面就形成了一幅电位差潜像（静电潜像），当带有静电潜像的感光鼓旋转到载有磁辊的位置时，带相反电荷的墨粉被吸附到感光鼓表面形成了墨粉图像。 当载有墨粉图像的感光鼓继续旋转，到达图像转移装置时，一张

10、打印纸也同时被送到感光鼓与图像转移装置的中间，此时图像转移装置在打印纸背面施放一个强电压，将感光鼓上的墨粉像吸引到打印纸上，再将载有墨粉图像的打印纸上送入高温定影装置加温、加压热熔，墨粉熔化后浸入到打印纸中，最后输出的就是打印好的文本或图像。二、基本原理工作过程所需的控制装置和部件的组成、设计结构、控制方法和采用的部件会因厂牌和机型不同而有所差别，如：对感光鼓充电的极性不同。感光鼓充电采用的部件不同。有的机型使用电极丝放电方式对感光鼓进行充电，有的机型使用充电胶辊（FCR）对感光鼓进 行充电。高压转印采用的部件有所不同。感光鼓曝光的形式不同。有的机型使用扫描镜 直接对感光鼓扫描曝光，有的机型使

11、用扫描后的反射激光束对感光鼓进行曝光。 不过他们的工作原理基本一样。由激光器发射出的激光束，经反射镜射入声光偏转调制器，与此同时，由计算机送来的二进制图文点阵信息，从接口送至字形发生器，形成所需字形的二进制脉冲信息，由同步器产生的信号控制9个高频振荡器，再经频率合成器及加至声光调制器上，对由反射 镜射入的激光束进行调制。调制后的光束射入多面转镜，再经广角聚焦镜把光束聚焦后射至光导鼓()表面上，使角速度扫描变成线速度扫描，完成整个扫描过程。 硒鼓表面先由充电极充电，使其获得一定电位，之后经载有图文映像信息的激光束的曝光，便在硒鼓的表面形成静电潜像，经过磁刷显影器显影，潜像即转变成可见的像，在 经

12、过转印区时，在转印电极的电场作用下，墨粉便转印到普通纸上，最后经预热板及高温热 滚定影，即在纸上熔凝出文字及图像。在打印图文信息前，清洁辊把未转印走的墨粉清除 ，消电灯把鼓上残余电荷清除，再经清洁纸系统作彻底的清洁，即可进入新的一轮工作周期。三、工作过程1.激光器的工作原理和结构我们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

13、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。激光打印机所需要的 激光光束必须具有以下特性：高方向性。发出的光束在一定的距离内没有散射和漫射。高单色性。纯白光由七色光组成。高亮度，有利于光束的集中并带有很高的物理能量。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（He-Ne）气

14、体激光器，其波长为6328m，其特点是 输出功率较高、体积大、是寿命长（一般大于1万小时） 性能可靠，噪音低，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（CaAs-CaAlAs）系列，所发射出的激光束波长一 般为近红外光（780m），可与感光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

15、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 700900m（纳米），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

16、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 ，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

17、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1132，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

18、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

19、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

20、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(Se-As）。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：耐磨性好。光

21、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（a-Si）已经得到了应用，可打印30万张以上。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。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电位要高；否则 ，初始电位上

22、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。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

23、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。数据转译与传递（1）数据转译：要打印完整的文字、图像，除本身的功能外，还必须通过计 算机把要打印 内容，即文字或图像用文字处理软件或图形处理软件，编辑成具有一定格式的计算机语言。 其描述的内容都是由计算机编辑软件决定，与激光打印机没有任何关系。当我们

24、选定了打印 机命令，并按下确定打印按钮后，计算机把编辑好的数据通过打印机接口传送给打印机，由打印机驱动程序把打印的内容进行解释，并转换成打印机可以识别的语言（也叫打印机语 言），由打印机按照自己的语言打印出已经编辑好的文字或图像。不同型号的激光打印机，打印语言不同，所使用的驱动程序也不同。当然也有可兼容 的打印机驱动程序。现在生产的激光打印机，普遍采用标准打印语言PCL5或PCL6语言。（2）数据传送：打印机与计算机之间的通讯传送端口有很多种，比较常见的是串口 或并口。EP P/ECP（Enhanced ParalleI PortExtended Capabilities Port）称为增强型

25、/扩展型并口。串口由于速度较慢，一般很少采用。其他如SCSI接口，因速度快，大都用在较 高档的打印机上。还有的打印机采用视频接口（VDO）方式与计算机通讯，通讯方式与其他 接口不同，它传送的不是数据，而是激光束流，速度更快。它的数据是由另外一块视频转 换卡来完成，但因它与计算机共亨，要求计算机有足够的缓存空间。一般印刷排版行 业采用此种接口的打印机较多。有的高档打印机带有多种接口，可同时接多台计算机。现在 生产的很多打印机配备速度更快的USB接口。当打印控制器从计算机接收数据之后，打印机一般采取两种工作方式：一种是把数据 直接送给解释器执行打印，称为段工作方式，这种方式工作的打印机不需要很多的

26、缓存 和内存，普通型的打印机多采用此种工作方式。另一种是把传输的数据存储在打印机内部的中，待使用时可随时打印出来，也称为池工作方式，很多高档打印机使用这种工作 方式。它的优点是当许多用户共享一台打印机时，可同时发出打印命令而不必等待，并可节 省数据通讯传输的等待时间，但其价格也较贵。4.光栅或点阵潜像的生成激光打印机打印出的文字或图像，如果在放大镜下观察，就会发现文字或图像是由很多的 白点和黑点组成（也叫点阵图形），与普通的点阵式打印效果相似。前者是通过控制激光 束的开与关实现点阵排列，而后者则是通过打印针击打来实现点阵排列。光栅图像是一种视频数字图像，需要打印机中的光栅把视频数据进行光栅化处

27、 理，转换成打印机使用的点阵图像打印，所谓光栅图像是由独立的点所组成的图像。如报纸 上印的或电视屏幕上显示的图像就是光栅图像。激光打印机的点阵排列是由二进制数据组成的方阵控制，每个点对应一个二进制数位， 由运算控制器控制激光器向感光鼓表面射出一束激光，称为曝光，被曝光的点 称为像素点。要打印一个文字或一幅图像，需要很多的像素点组成。因此，单位面 积内像素点的数目越多，打印的分辨率就越高。如果一个激光扫描装置，沿感光鼓轴向水平 表面，射出每英寸300个点，并且感光鼓由主电机带动按照1300分匀速旋转，那么，激光 打印机就能以每平方英寸300300DPI的分辨率打印出文字或图像。现在，高档的激光打

28、 印机的输出精度可以达到2400DPI。由像素点形成点阵图像，还要经过声光调制器、高频驱 动器、扫描器同步器和光学系统共同完成。（1）声光调制器大家知道，电视机接收到的图像和声音是由电视台将声光信号调制为电信号发射出来 的。电视机接收到电信号再经过解调，还原成图像和声音。激光打印机激光器射出的光束 也载有数据信息，这些信息的转换过程也类似于电视机信息传递过程。只是此过程是由声光 调制器转换的。声光调制器的调制频率可达30MHz左右，特性稳定，因此大多数的激光打 印机都采用这种调制器。声光调制器的工作原理是利用声光效应所产生的布雷格衍射的特 点，实现对激光束传播方向的控制。激光束欲完成图文信息的

29、映像任务，必须用图文信息进 行调制，恰如电视台将图像及声音信号调制到无线电波上去，方能在电视机中解调出图像与 声音信号一样。声光调制器的工作原理，是利用声光效应产生布雷格衍射，若在玻璃及晶体 等超声媒质中产生超声波，便将引起周期性的折射率变化，而成为相位型衍射栅，光栅常数 等于超声波波长，当激光束射到超声媒质中时，激光束即产生衍射，衍射光的强度及方向会 随超声波的频率及强度而变化，即为声光效应。当向玻璃或晶体发射超声波而产生反射，由入射角折射的光线传播而形成相位变化的衍射光 栅，光栅常数等于超声波的波长。如果激光束射入超声媒体中，激光束就会产生衍射，衍 射光的强度和方向随超声波的频率和强度的变

30、化而变化，这就是声光效应。根据波干涉的加 强条件，入射光和衍射光的方向满足布雷格方程：i=d=BsinB=/2A=f/2v (v=fA)式中：i：入射光与超声波面的夹角；：光在介质中的波长；d： 衍射光与超声波面的夹角；A：超声波波长；B：布雷格角；f：超声波频率。 B很小时，sinBd，则方程可简化为：i=d=B=f/2v，当衍射光和入射光的夹角为时，则：=i+d=2B=f/v。 式中为偏转角，它与超声波的频率成正比。改变超声波频率f,就可以改变偏转角，从而达到控制激光束方向的目的。按布雷格衍射理论，当超声波维持一种频率的高频信号时，入射的激光束除产生一条0 级光外，还产生一条1级衍射光。0

31、级光控制同步器和高频信号的起停，1级衍射光对感光 鼓曝光形成像素点。布雷格衍射在超声波只有一种高频信号时入射的激光束除产生未偏转的0级光外，尚产生 一条1级衍射光，声光调制器在改变光束的传播时，还使0级及1级光的强度随调制信号而变化，若有若干个不同的高频正统波被加到换能器上，则能产生若干条衍射光，称这种现象为 多频衍射。在激光打印机中，高频驱动电路的作用，即是产生多个高频正弦波信号，供声光调制器使用。典型的高频信号源，可产生9个高频信号，经声光器件产生9条衍射 光。这9条高频信号频率应稳定，波形失真小，在相加电路中相加到一起送往换能器时，需各个频率的信号相互影响小，不产生畸变，以便保证经衍射后

32、的衍射光有较好的线性。2）扫描器要使经过声光调制器后的激光束在感光鼓上产生文字或图像，激光束需要完成横向 和纵向两个方向的运动，不能依靠激光器运动来实现，因为由光电器件运动而带来的振动会 影响激光束的精度。所以激光打印机的激光器采用固定式结构，而由一个多面旋转的反射镜 来完成激光束横向扫描，依靠感光鼓的旋转实现纵向扫描。欲使经调制后的激光束在感光上产生文字与图像，尚应完成横向（沿打印纸行的方向）及纵向两个方向运动。纵向运动是依靠硒鼓的旋转来完成，而光束的横向运动则由扫描 器来完成。按工作方式扫描器分声光式、电光式、检流计式及转镜式等。鉴于转镜式扫描 器有扫描角度大、分辨率高、光能损耗小及结构简

33、单等优点，而被广泛用于激光打印机中。为了减少多面镜旋转时产生的非线性误差，转镜的几何精度的误差及转镜驱动电动机转 速不稳等，引起的纵向间距和字符的轨迹不均匀等缺点，一般在扫描器中还装有一个同步信 号传感器。此传感器是使用布雷格衍射产生的0级光，不产生偏转，从而经多面转镜反射 后具有照射位置固定的特点，将其作为同步信号，用来控制高频信号发生器的起停，可保证 扫描间距一致，消除上述误差。为使扫描器产生的扫描光束集成规定的大小，并在感光鼓上进行匀速直线运动，应采用较 好的光路系统。光路系统根据透镜处于扫描器的前后位置，分物镜前后型两种形式，由 于物镜后型在扫描较大图形时失真严重，很少采用。物镜前型扫

34、描线较直，但亦有失真，由 于后来生产的激光打印机中，采用多个透镜组合在一起的广角聚焦镜，焦距为300mm，多面 转镜的物距为37mm，失真度仅为00011%，已能完全满足激光成像的要求。激光打印机用的多棱扫描器（镜），一般有二面镜、四面镜、六面镜三种，由扫描电机 带动旋转，完成横向的扫描运动。它是保证激光打印机打印精度的关键部件。 扫描器完成横向扫描的原理为： 我们设定MN为扫描器的一个镜面。当入射激光束射到MN面的A点上时，若入射角 为i，则反射光束以反射角d反射出来，i=d，当MN转过一个角度，而入射光束方向不变，则反射光束转过2，也就是反射光束以MN的两倍角旋转。如果P为反射光 点在感光

35、鼓的一端，而P1为反射光点，在感光鼓的另一端就完成了对感光鼓的横向扫描， 当然扫描器的旋转速度是极快的，所以PP1之间也形成很多的反射激光束点。 当主电机带动感光鼓旋转，同时也完成纵向扫描的反射激光束点，就这样最终完成文 字或图像的点阵排列。（3）同步器扫描器在扫描电机的带动下飞速旋转，由于扫描电机旋转时产生的非线性失真及扫描 器几何精度的误差，会引起纵向间距和字符轨迹不均匀。在扫描系统中，装有一个同步信号 传感器，同步传感器利用布雷格衍射产生的0级光不发生偏转的性质，经过扫描器（镜）反 射后，照射同步传感器的吸收窗转换为同步信号，用它来控制高频信号发生器的起停，从而 保证扫描问距的一致，消除

36、误差。（4）光学系统为使扫描器反射产生的激光束，聚集形成规定大小的光点，消除光束传播过程中的漫 射，需要用一组光学透镜对光束进行调制，提高扫描精度。它包括：弧面透镜、球面透镜、 反射镜。这组透镜只有将激光束校正失真度为01，才能满足激光成像的技术要求。5.电子显像系统是精密的机械系统，它利用光、电、热的物理、化学原理通过相互作用输 出文字或图像，这些复杂的过程都由一个电子控制系统来实现，称为电子显像系统。 静电成像的理论是美国人卡尔逊首先提出的，因此也称为卡尔逊法。或称为放电 成像法。基本过程可分为充电、曝光、显影、转印、定影、清洁、消电7个步骤，其中5个 步骤是围绕电子显像系统进行的。（1）

37、充电感光鼓表面光导体材料在不见光的情况下为绝缘体，呈中性状态，不带有任何电荷。 要实现在光导体表面的静电潜像，必须在光导体表面进行充电，使之荷电。只有这样， 当激光束扫描到光导体上时，光导体被曝光的点导通，形成光束点阵。点阵电荷与基体导通 形成电位差潜像，当感光鼓旋转到与显影磁辊相切位置时，把磁辊上载有与光导体表面 电荷属性相反的吸引到感光鼓表面，从而在感光鼓上显现出墨粉图像。欲使感光鼓能按照图文信息吸附上碳粉，应先对进行充电，充电电极是一根与感光 鼓轴平行的钨丝，其上带有57kV的直流高压，当硒鼓表面与钨丝非常接近时，周围的空气 被电离产生电晕放电，使感光鼓带上了电荷。电压的正负由钨丝所带的

38、电压决定，若光导材 料为硒碲合金时，则充正电，感光鼓旋转一周后使整个表面均被充电。激光打印机对感光鼓充电的方法，因机型不同而采用的具体充电方法也有不同，但充 电原理基本一致，都是采用直流高压的电晕放电对感光鼓表面充电。早期生产的激光打印机采用电极丝及栅网复合的结构充电的较多，现在新型激光打印 机大部分采用充电胶辊（FCR）对感光鼓充电。当高压发生器送到电极丝一个高压电后，电 极丝与栅网之间形成一个强电场，并释放出电 晕。使电极丝与感光鼓之间的空气发生电离，空气离子向感光鼓表面迁 移，使光导体（感光鼓）表面充满电荷。这种方法能使光导体（感光鼓）表面荷电均匀，但 同时也产生大量的负离子（臭氧）。臭

39、氧聚集到一定量时，对人体是有害的。如佳能早期产 品LBP-SX、ST型，惠普公司的早期产品HP2、3和日本生产的松下KX6500，联想LJ6L、LJ6P等 机型均采用此方法充电。现代生产的激光打印机大部分都采用充电辊充电，由于采用接触式充电方式，不需要很高 的充电电压，且没有臭氧产生，但由于电离尘的积存，增加了对感光鼓的磨损，也会有充电不均匀的现象。（2）扫描曝光就像我们用笔在纸上写字一样，扫描曝光的工具是用激光束在感光鼓上进行书写曝 光，这幅文字或图像是不可见的，这就是我们所说的静电潜像。当硒鼓表面经过钨丝电极时，其表面被充上正电，光导层与底基的界面感应出负电。 当激光光束中有光部分照到硒鼓

40、表面的某个区域时，称为曝光。经曝光后的地方电阻率 明显地降低，表面的正电荷与界面的负电荷便中和消失，由于硒碲合金颗粒之间具有良好的 绝缘性能，未经曝光的表面正电荷仍保持不变，即形成一层静电潜像。扫描曝光就是利用感光鼓表面光导材料的光敏性质。当光导体受到激光束扫描照射后， 被光照的部分与感光鼓导电层导通使电荷消失，没有被光照射的部分仍保持充电电荷，这样 就形成一幅电位差图像，也可以理解为对感光鼓的消电过程。消电过程，光导体表面的 电位是在变化的，这个电位变化对打印质量影响很大。在对感光鼓表面充电时，随着电荷在感光鼓表面的积累，电位也不断升高，最后达到 饱和电位，就是最高电位。表面电位会随着时间的

41、推移而下降，一般工作时的电位都低 于这个电位，这个电位随时间自然降低的过程，称之为暗衰过程。感光鼓经扫描曝光时 ，暗区（指未受光照射部分的光导体表面）电位仍处在暗衰过程；亮区（指受光照射部分的 光导体表面）光导层内载流子密度迅速增加，电导率急速上升，形成光导电压，电荷迅速消 失，光导体表面电位也迅速下降。称之为光衰，最后趋缓。从理论上说光衰越快越彻底越好，实际上很难达到。剩余残留电位的高低就会影响打 印质量，如残余电位过高，将会出现打印底灰现象。一幅静电潜像形成后，还必须经过 如下所述的显影过程才能转换成墨粉图像。（3）显影把光导体表面形成的静电潜像，经过显影显示出墨粉图像，这个过程称之为 电

42、子显影。显影工作是由显影器完成，其作用是将静电潜像变成可见图像。 显影是利用物质间电荷同性相斥、异性相吸的原理完成的。显影器中装有铁粉及碳粉，经摩擦后铁粉带正电，碳粉带负电，这样铁粉被碳粉包围而 吸附了碳粉的铁粉又被永久磁铁吸附，形成类似于毛刷似的一层铁粉与碳粉混合物。 当硒鼓表面从这层磁刷下经过时，碳墨粉因带负电而被吸到硒鼓表面仍保持着正电的 部分，形成了可见的碳粉图像。搅拌器的作用，是使铁粉与碳粉摩擦带电。感光鼓表面的静电潜像电荷与显影墨粉所带的电荷极性相反，当感光鼓与携带墨粉的磁辊靠近到一定的距 离时，墨粉即被吸引，或者说是墨粉跳跃到感光鼓表面而形成墨粉图像，也称为跳动显 影。注意：激光

43、打即机感光鼓曝光后表面静电潜像的电荷呈负极性，而墨粉所带电荷 为正极性。显影单元的墨粉传递是这样完成的。当墨粉在粉盒内被搅拌器搅拌均匀后，墨粉由掺杂的载体运载并被磁辊内的永久磁芯 吸附到磁辊外表面上，这时墨粉不显极性。当磁辊载着墨粉旋转并与墨粉刮板相切，与之磨 擦时，使墨粉带上正电荷。墨粉在墨粉刮板和磁场作用下，在磁辊表面上形成恨薄且分布均匀的墨粉雾。墨粉刮板还起到限制墨粉量的作用，使墨粉不致吸附过多。前面提到，感光鼓残留电位是打印产生底灰的重要原因，解决的办法是在磁辊套 上加上适当的交、直流偏压，以抵消墨粉过量的传递。显影偏压有两个作用，适当调节 显影偏压，一是防止产生底灰，二是调整打印浓度

44、。实际应用中，打印浓度调节旋 钮就是调节显影偏压。如惠普、佳能、爱普生、联想的一些激光打印机机型都有此旋钮。但 打印浓度的提高也意味着分辨率的降低，因为过多的墨粉在定影后会影响分辨率。现在新生产的激光打印机一般都带有分辨率增强方式（RET）。通过RET方式，可以 填充斜线或弧线点阵空穴的缺陷，RET对横、竖向点阵不起做用。它有三种方式： 轻度（Lighi）；中度（Medium）；深度（Dark）。RET可以结合打印浓度的选择打印出 精美的文字或图像，也称为平滑技术。不同设置，打印出样张上的标志块不同。显影磁辊：显影磁辊是运载墨粉的重要部件。永久磁芯是不旋转的，它的作用是利用磁性 吸附墨粉到磁辊

45、表面。磁辊表面喷有一层粗糙的石墨层，使之与墨粉刮板形成电于空穴而利 于墨粉传递。当载有墨粉的磁辊旋转出刮板位置时，磁辊表面的墨粉除带有电荷外，由于 磁场的作用力使之形成磁穗，也就是墨粉雾，对磁辊外套施加偏压，使磁穗有秩序 的排列起来。磁辊隔套的作用是控制磁辊表面磁穗与感光鼓之间的有效吸引距离，有 利于提高墨粉跳动显像。墨粉：激光打印机使用的墨粉是单组分墨粉，投影方法的原理类似于NP，也就是 NP法。单组分墨粉并非没有载体，因为没有载钵，墨粉就无法运载。它是将载体 粉化成细微颗粒与墨粉混合，超细墨粉的颗粒应小于10nm。不同型号的激光打印机由于曝光 强度及显影偏压的不同，所用的墨粉也不同，不能随

46、意代用，不同机型同等质量的墨粉载 体含量不同。也有一部分打印机使用无磁性墨粉。6.转印和消电系统（1）转印装置用高压静电将感光鼓表面的墨粉图像转印到普通纸上，这一过程称为转印。 当带正电的碳粉随着感光鼓转到打印纸附近时，在纸的后面放置的电极放正电，由于电 压高达5001000V，静电吸引力便使纸紧贴在光导板上，带负电荷的碳粉即被吸附到纸的表 面上了。由于这种转印方式与纸的绝缘程度有关，当纸张因天气而受潮时，碳粉将因纸张 表面的漏电而不能完全及紧密地吸附在上面，而导致打印质量不良。转印的方法有两种，一种为电晕放电转印（电极丝），另一种为放电胶辊转 印。二者的工作原理是相同的。机型不一，转印方式有

47、所差别。早期生产的激光打印机多采 用电晕放电的转印方式。当载有墨粉图像的感光鼓旋转到与转印电极或转印胶辊相切的位 置时，一张打印纸也被送入二者之间，这时加到转印电极上的高压开始放电，将打印纸推向 感光鼓的同时，由于打印纸底面转印高压的电场作用，会将感光鼓上的墨粉图像吸引到打印 纸上，完成墨粉图像的二次转移。转印电极丝或转印胶辊放电极性是相同的，呈负性，但 这个负电压要比感光鼓曝光区所带负电压高，这样在把打印纸推向感光鼓的同时，也把墨粉 最大限度地吸引到打印纸上。但要注意，在墨粉转移到打即纸上时，如果打即纸受潮，绝缘 性能不好，将影响墨粉转移效率，故而会出现图像缺损、字符空心筹打印质量不佳的问题

48、。（2）消电装置当墨粉图像转印到打印纸上的同时，打印纸也带上了电荷。在打印纸输送过程中，由 于电场和磨擦可能破坏墨粉图像的结构，所以在墨粉图像转印后，又加上了一个消电装置 （消电极或消电齿），也称为分离齿。它的作用是把打印纸和吸附墨粉上的电荷中和 ，消除极性使其显中性，物理性地附着在打印纸上，从而保证定影之前墨粉图像的精度。 消电过程采用的是交流电压，从而达到最好的消电中和效果。7.加热定影系统将打印吸附在纸上的图像，利用加压热熔的方法，使溶化的墨粉浸入打印纸中，形成 固定图像的过程，称为定影。吸附在纸上的碳粉，是由热性的树脂及碳粉混炼而成的微小颗粒，当吸附有碳粉的纸经 过两个较高而间隙又不大的金属滚筒之夹缝时，碳粉中的树脂溶化而与碳粉一起被紧紧地压 附在纸上，从而形成永久的图