激光打印机工作原理

激光技术在60年代出现，实际投入从70年代初期开始。最早的激光发射器是充满氦-氖(He-Ne)气体的电子激光管，体积大，在实际应用中受到很大限制。20世纪70年代末，半导体技术趋于成熟。因此，半导体激光器诞生了，高灵敏度感光材料也不断被发现，随着激光控制技术的发展，激光技术迅速成熟，进入了实际应用领域。代表美国日本的科学研究院以静电复印机为基础，结合激光技术和计算机技术，相继开发了半导体激光打印机。这种打印机打印质量好、速度快、噪音低，因此应用迅速。90年代初，美国惠普和日本佳能生产的激光打印机的打印精度高达600DP1，每分钟8页。Hp的分辨率增强技术(resolution enhancement techno 1 ogy)和PCL打印机语言已成为世界标准。激光打印机可以根据打印输出速度分为三类：低速激光打印机(每分钟10-30页输出)。中速激光打印机(每分钟40-120页输出)；高速激光打印机(每分钟130-300页)。现在激光打印机仍然控制着HP、canon、爱普生等主要市场，还有Lexmark、xerox、Panasonic、Ricoh等系列产品。近年来，我国的联想公司和方正也相继生产适用的激光打印机，占据了部分市场份额。现在激光打印机的使用非常广泛，但大多数用户不擅长修理或故障诊断，因此，为了使很多同事更好地理解和使用激光打印机，我认为多年来充分了解激光打印机的特性、结构和工作原理等，对激光打印机的故障诊断有很大帮助。因此综合了激光打印机的结构和原理等，供同行参考。一、基本结构激光打印机由激光、声光调制器、高频驱动、扫描仪、同步器和光导向器等组成，在激光束上调制从接口电路发送的二进制光栅信息，然后扫描到光受体。感光和照片机制与复印机的原理相同，构成了将附着在感光鼓上的图形图像传送到打印纸上的电子照相转录系统。激光打印机是将激光扫描技术与电子成像技术相结合的非击打式输出设备。机器类型和打印功能不同，但充电、曝光、显影、转录、电消除、清洁、7个工序中有5个工序围绕感光鼓进行。将要打印的文本或图像输入计算机后，通过计算机软件进行预处理。然后，打印机驱动程序识别的打印命令(打印机语言)转换为高频驱动器电路，控制激光发射器的打开和关闭，创建光栅激光束，通过扫描旋转镜对电子成像系统中的感光鼓进行轴向扫描曝光，纵向扫描通过感光鼓的自旋转进行。感光鼓是一种光敏设备，具有对光反应的特性。表面的光导涂层在曝光扫描前用充电辊填充均匀电荷。激光束作为光栅照射到感光鼓上时，扫描的点因曝光而传导，通过传导基对快速发射。未曝光的点保持原始电荷，在感光表面形成电位潜在图像(静电潜在图像)，将具有静电潜在图像的感光体旋转到包含碳粉辊的位置，则具有相反电荷的碳粉吸附在感光表面，形成碳粉图像。包含碳粉图像的感光鼓继续旋转，到达图像传输设备后，一张打印介质也同时发送到感光鼓和图像传输设备中间，此时图像传输设备在打印介质背面应用强烈的电压，将感光鼓的碳粉图像引入打印介质，然后在包含碳粉图像的打印介质上加热高温固定设备、加压热熔、碳粉融化后，最后输出到打印介质上，这是良好的文本或图像。二、基本原理激光打印机工作流程所需的控制单元和部件的配置、设计结构、控制方法以及采用的部件因工厂和型号而异，如下所示：感光鼓充电的极性不同。感应鼓充电使用不同的部件。某些型号使用电极线放电方式对感光鼓充电，或使用充电橡胶辊(FCR)对感光鼓充电。高压战士使用不同的部件。感光鼓曝光的形式不同。有些型号使用扫描镜直接执行感光鼓扫描曝光，有些型号在扫描后使用反射激光束曝光感光鼓。但是他们基本上以同样的方式工作。激光发射的激光束通过反射镜射进声光偏转调制器，计算机发射的二进制图形点阵信息从界面发送到字形生成器，形成所需字形的二进制脉冲信息，由同步器生成的信号控制9个高频振荡器，通过频率合成器和功率放大器添加到声光调制器，调制由镜子发射的激光射线。调制的光束射进面旋转镜中，通过广角聚焦透镜聚焦光束，使角速度扫描成为线速度扫描，完成整个扫描过程。碳粉盒表面由充电极充电，确保特定电位后，由于包含图形图像信息的激光束的曝光，在碳粉盒表面创建静电潜像，通过磁刷着色器显影，潜像转换为可见墨水图像，转录电极起到电场作用的同时，墨粉传递到普通纸张，最后预热板和高温热辊面，即纸上熔化文本和图像。打印图形信息之前，通过清洁滚筒以清除未转印的碳粉，卸下电灯以去除鼓上的残馀电量，然后完全清洁干净的纸张系统，可以开始新的工作周期。三、工作流程1.激光工作原理和结构我们通常把发光的物体称为光源，例如太阳、电灯、燃烧的蜡烛等。光具有能量，使物体变热，使照相软片对光敏感，这就是能量转换现象。光包含在光束中，光束必须射人眼才能引起人的视觉，因此我们可以看到光发出的光。那么，我们为什么能看到不发光的物体呢？因为光源发出的光照亮了他们，不接收光的物体受到光，扩散到四面八方的光照亮了我们的眼睛，我们也能看到不发光的物体。产生雷射的光源与一般光源明显不同。普通白炽灯光通过电流将钨丝的原子加热到这里状态，这里状态的原子不断自动发射，发光。这种普通光源的散射和扩散很大，不能控制形成集中的光线，也不能应用于激光打印机。激光打印机所需的激光束必须具有以下特性：高方向。发射的光线不会在一定距离内散射或散射。高单色性。纯白光由七色光组成。高亮度有利于光线的集中，物理能量高。高一致性，容易重叠分离。激光是激光扫描系统的光源，具有方向良好、单色、一致性和能量集中、简便的调制和偏转功能。早期生产的激光打印机使用大量氦-氖气体激光器，其波长为632.8 m，输出功率高、体积大、寿命长(通常超过1万小时)，性能可靠，噪音小，输出功率大。但是体积太大，现在基本上被淘汰了。现代激光打印机通常使用采用砷化镓铝砷系列的半导体激光器，激光束的波长几乎以红外线发射(=780 m)，因此与光敏碳粉盒的波长敏感度特性相匹配。半导体激光器体积小，成本低，可以直接内部调制，是轻型台式激光打印机的光源。激光扫描用于生成用于打印高质量文字和图像的非常小的高精度光点，常用的调光扫描系统在工作物质的两端安装两个相互平行的镜(栅)，在两个镜之间形成一个谐振腔。谐振腔的一个镜是全镜，另一个镜是反镜，原子自动发射的光子由作用力继续在谐振腔中前后反射和发射的光子不断增加。如果叠加在共振腔上的光子增加到一定量，则通过反射反射镜发出很强的光，这就是激光。这样发射的光束非常集中，几乎没有散射，如果我们使用控制技术控制光波波长700 900 m(纳米)，产生的激光就可以满足激光打印机感光鼓的曝光要求。一般来说，使用激光二极管的现代半导体激光器使用一对PN结、电压和电流添加到激光二极管时，p型半导体材料的腔和n型材料的自由电子产生相对运动的原理非常相似的激光二极管，在PN结中，电流子的密度会变得很大，自由电子和孔会重新合成，释放具有激光特性的光子，通过激光谐振腔内的反射发出激光射线。激光束仅包含单色第一波长的射线，这是随着激光的产生而知道的。每种光在一个方向传播，以相互重叠的方式组合在一起，我们称之为“一致性”。这种特性使激光光线很少散射，并能以很细微的光线照射目标。而且，每个激光束就像枪口射出的子弹，每颗子弹在目标上只能打一个洞。要打“1”个字，需要射出很多子弹，沿着“1”个字打很多孔，形成“1”个字的水平排列。这就是所谓的“光栅阵列”。就是在后面说“光栅图像”的技术基础。激光打印机的图形信息也由光栅组成。打印质量要求越高，构成一个字符的光栅也越多。激光扫描的光栅形成有四种方法。单线扫描：将每行文字的光栅信息(称为单线扫描)发送到扫描仪。多线序偏转扫描：高频信号发生器根据布里格衍射原理依次生成9个不同的频率，偏转调制器生成9个不同偏转的扫描线，然后旋转镜旋转较小的角度，从左到右扫描光栅信息。这种方法只旋转很小的角度，因此相当于单线扫描方法的1/132，也称为小型光栅扫描，因为可以制作一个单词。多线路同时偏转扫描：意味着高频驱动电路同时生成9个不同的频率，合成后发送到偏转调制器。多行同时偏转多扫描：此方法与多行同时偏转扫描属于同一类，不同之处在于一个字符形成中存在差异。扫描高光栅文字时，全文将分为多次扫描。图形信息的光栅形成基本上类似于文字的光栅形成。感光鼓的工作原理和结构感光鼓是激光打印机的关键组件。是对光敏感的设备，主要由光电池材料制成。基本工作原理是“光电转换”过程。用作激光打印机的损耗，价格也更贵。感光半导体具有发热、掺杂后电导率变化等半导体的共同点。还有他半导体所没有的“光电”特性。感光半导体暴露在光下，其电导率可能上升几个阶段。在能量带中，电子吸收光的能量，跳进导带，产生电子-孔对。这对由光产生的电子孔称为“光电载体”。感光半导体内部产生的“光生载体”越多，电导率就越高。光照射后，这种提高的电导率称为“固有光电导率”。在实际应用中，只有掺杂感光半导体材料，才能制作激光使用的半导体材料。除了固有的光电导率外，还必须具有光激发杂质能级的电子或腔形成的杂质光电导率的特性。在一些感光半导体中，“杂质光电导率”起着主要作用。感光半导体暴露在光下后，对象内的“载波移动率”会发生变化(移动率是电流者的移动速度与外部电场的比率)。显示物体导电性的“电导”等于载体密度乘以移动速度。移动率越高，电导就越好，电导率由固有光电导率、杂质光电导率和移动率的值共同决定，其中一个因素主要用于特定条件下。实际应用的各种光度对光的敏感度不同。导体的电导率与对光的敏感度成正比。所以光感对光导体的电导率有很大的影响。光导体对光的光敏性不同。对特定区域的光谱光源具有高强度的特定光度体，如果离开该区域，可能会失去光的敏感度。感光半导体在适用于它的光波长范围内形成对光的吸收尖端。在这个峰值范围内，光电效果最好。也与灯光的强度有关。照度越高，产生的载流量越多，光电导率越高。但是，由于每个光源导体的特性不同，因此在相同条件下实现相同的光电导率指标所需的亮度不同。目前光电导体中常用的光导体是CdS (CDs)、硒砷(Se-As)。有机光导材料(OPC)等多种。要为感光鼓创建光导材料，必须具有以下特性：耐磨性好。明度体表面必须具有一定的硬度，能够承受显影转录和清洁过程中的机械磨损。感光鼓磨损或刮伤可能会降低打印质量，损坏感光鼓，磨损严重，只能报废。实际工作中，因磨损、划痕而被关闭的感光鼓最多。现在应用了一种可打印30多万张的新型长寿命陶瓷鼓(a-Si)。温度稳定性好。导体的性能容易受到温度的影响，因此在激光打印机性能中，特别强调必须有适合使用环境的温度和湿度，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，直接影响打印质量的好坏。因为感光鼓在充电、放电循环期间持续工作，充电时的电位快速增加，表面饱和电位高于应用电位。否则，它不会从初始电位移动，也会影响打印质量。充电感光鼓的黑暗衰减必须很小。否则，在表面上不保持电位置，无法形成所需的电位潜在图像。感光鼓暴露时，放电必须很快。也就是说，光线下降得很快。放电越彻底越好。因为剩余电位的数量对潜在的图像对比度和印刷品的“地板灰”都有影响。抗疲劳。使用感光鼓时，打印机必须反复充电，因此疲劳感必须很好，打印质量在指定的寿命内不能持续下降。感光鼓的光导特性具有很高的稳定性，必须满足持续使用要求。激光打印机使用的感光鼓通常是三层结构。第一层是铝合金气缸(导电层)，第二层是在圆柱表面真空蒸镀，再镀一层发光材料(光电导层)，第三层是在发光材料外部再镀一层隔热材料(绝缘层)。有些感光鼓为了更好地释放电荷，在光电导层和铝合金导电层之间添加了一层超导材料，从而更快地释放电荷。感光鼓表面的绝缘层，一个提高了使用寿命以提高耐磨性；二是防止光导体磨损，并提供对维持光导体光电度特性的光层的保护。导电层铝合金管连接到激光打印机的接地线，快速释放曝光后的电位。一种调整得很精确的圆柱，旋转时可以保持恒定的速度，保持均匀的电荷。3.转换和传输数据(1)数据转换：要打印完整的文字、图像，除了激光打印机本身的功能之外，还必须使用字处理软件或图形处理软件，对要通过印刷机打印的内容进行一定格式的计算机语言编辑。说明内容由计算机编辑软件决定，与激光打印机无关。选择打印机命令并按“确认打印”按钮后，计算机编辑的数据