激光打印机的结构原理讲解

1、详解激光打印机的结构原理激光技术出现于 60年代,真正投入实际应用始于 70 年代初期。最早的激光发 射器是 充 有氦 -氖( He-Ne 气体的电子激光管 , 体积很大 ，因此在实际应用中受到了很 大限制。 70 年代末期 ，半导体技术趋向成熟。 半导体激光器随之诞生 ，高灵敏度的 感光材料也 不断发现 ，加上激光控制技术的发展 ，激光技术迅速成熟 ，并进入了实际 应用领域。以 美国、日本为代表的科研人员 ，在静电复印机的基础上 ，结合了激光 技术与计算机技术 ， 相继研制出半导体激光打印机。这种类型打印机的打印质量 好、速度快、无噪音 ， 所以 很快得到了广泛应用。90 年代初 ，美国惠普

2、公司和日本佳能公司生产的激光打印机，打印速度可达到每分钟 8 页，打印精度为 600DP1 。其中惠普公司的分辨率增强技术( ResolutionEnhancementTechnology 及 PCL 打印机语言 , 已成为世界标准。 激光打 印 机按其打印输出速度可分为三类 ：即低速激光打印机 ( 每分钟输出 1030 页；中速 激 光打印机 (每分钟输出 40120 页；高速激光打印机 ( 每分钟输出 130300 页。现 在 激光打印机仍以惠普、佳能、爱普生占据主要市场 ，此外，还有利盟(Lexmark、施乐、 松下、理光等系列。近年来我国的联想公司和方正公司也相继生产出了适用的激光打印

3、机 ，并也占据了一些市场 份额。鉴于激光打印机如今使用非常广泛 ， 但多数用户对于维修及故障排除都不太在 行， 为使许多同行能更好地了解和使用激光打印机 ， 本人在多年使用中觉得 ， 对于充 分了解 激光打印 机的性质、结构及工作原理等的了解 ， 对于排除激光打印机的故障 是有很大帮 助的。因此 ，就将激光打印机的结构、原理等总结如下 ， 供同行们参考。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

4、 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

5、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齓载有墨 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

6、的文本或图 像。二、基本原理 ：激光打印机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

7、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 器及功率放大器加至声光调制器上 ， 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 （硒鼓 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 的墨 粉像 ,在经过转印区时 ，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

8、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了 我们的眼睛 ， 所以我们也能看到不发光的物体。二、

9、基本原理 ：激光打印机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

10、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 器及功率放大器加至声光调制器上 ， 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 (硒鼓 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 的墨 粉像,在经过转印区时 ，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

11、 ， 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 方漫反射的光射入了 我们的眼睛 ， 所以我们也能看到不发光的物体。激光打印机的图文信息

12、，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

13、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。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

14、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

15、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

16、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

17、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

18、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

19、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 ，除激光打印机本身的功能外 ，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

20、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 。EPP/ECP (E nhan cedParallelPort /Exte ndedCapabilitiesP o 称为增强 型/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

21、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内存 ，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

22、数据存储在打印机内部的硬盘 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。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转换器把视频数据进行光 栅化处 理， 转换成打印机使

23、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 1/300 分匀速旋转 ，那么，激光打印机就 能以每 平方英寸 300 300DPI 的

24、分辨率打印出 文字或图像。现在 ，高档的激光打印机的输 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

25、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

26、 射光栅 ,光栅常数等于超声波的波长 入 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 ：9 i= 9 d= 9Bsin 9 B=X /2A= 入 f/2v(v=fA式中：9入射光与超声波面的夹角 ；光在介质中的波长 ；9 衍射光与超声波面 的夹角； A :超声波波长；9布雷格角；f :超声波频率。9B很小时,sin 9 B勺则方程可简化为：9 i= 9 d= 9 B=入当衍，射光和入射光的夹角为 a时，则:a = 9 i+ 9 d=2 9 B=X f/v

27、 式中a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a 从而达 到控制激光束方向的目的。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转换器把视频数据进行光 栅化处 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

28、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 1/300 分匀速旋转 ，那么，激光打印机就 能以每 平方英寸 300 300DPI 的分辨率打印出 文字或图像。现在 ，高档的激光打印机的输 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

29、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映像任务 ，必须用图文信息进行调 制，恰如电视台将

30、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入 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化而

31、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 ：9 i= 9 d= OBsin 9 B=X /2A=入 f/2v(v=fA式中：9 入射光与超声波面的夹角 ；光在介质中的波长 ；9 衍射光与超声波面 的夹角 ； A :超声波波长；9布雷格角；f :超声波频率。9B很小时,sin 9 B勺则方程可简化为：9 i= 9 d= 9 B=N当衍，射光和入射光的夹角为 a时，则:a = 9 i+ 9 d=2 9 B=X f/v式中a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a 从而达 到控制激光束方向的目的。(4 光学系统为使扫描器反

32、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0. 1 %。才能满足激光成像的技术要求。电子显像系统激光打印机是精密的机械系统 ，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

33、显像系统进行的。(1 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 性相反的墨粉吸引到感光鼓表面 ， 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 ，应先对硒鼓进行充电 ，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

34、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

35、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

36、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

37、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

38、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

39、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

40、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。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

41、（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

42、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 复印机， 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。转印和消电系统（1 转印装置用高压静电将感光鼓

43、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 500 1000V ，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

44、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。（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

45、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。加热定影系统将打印吸附在纸上的墨粉图像，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

46、,从而形成永久的图像，同时亦完成了激光打印的整个过 程。墨粉的熔 化温度约100C,热辊的温度与纸张通过的速度有关，一般在150180C之间。感光鼓经过清扫残余 粉及光照清除剩余电荷 ，即进入下一轮循 环。激光打印机采用复合热压的方法 ，使用定影组件 完成定影。墨粉图像定影的 工作过 程如下：当载有墨粉图像 的打印纸 ，由导纸器进入定影装置内的加热辊与压力胶辊之间时，由于加热辊被加热灯加热 (185C ,同时由于压力胶辊的压力作用 ,使墨粉熔化 浸入到打印 纸中。加热辊表面涂有聚四氟乙烯涂层 ， 不易粘附墨粉。有些机型的 压力胶辊表面也有 一层聚四氟乙烯膜 ， 这样有利于双面打印时背面的墨粉不

47、粘附。被加热定影后的打印纸由分离爪与 加热辊分离 ，经排纸轮导出 ， 完成定影全过程。(1 加热辊加热辊用无缝铝合金管制成 ， 管壁厚度在 13mm 之间 ，表面涂有聚四氟乙烯。 以 防止定影时熔化的墨粉粘到辊上。 加热辊表面的聚四氟乙烯涂层在高温下会有 稍微软化的 现象，当打印纸被卡在定影装置内时 ，切不可用尖锐的硬物 (如改锥、摄 子强行撬出 ，这 样会损坏加热辊表面涂层 ， 影响定影后墨粉图像的完整。现在有很多的激光打印机采用更先进的陶瓷加热器(PCT ,它升温快、节电 ，如惠 普4L。4P、5L、6L、6P、2100、4000、5000 和佳能 460、660、800 和 JX 等型号

48、都采用 陶瓷 加热器定影。(2 加热灯有些激光打印机用的加热灯是卤素灯管 ，功率一般为 350750W ，固定在加热辊 中 间,不随加热辊旋转 , 当打印机通电后 ，加热灯亮 , 对定影辊进行预加热 , 约 1 至 2 分钟后热 辊的温度达到 185 度左右, 当加热辊表面温度达到定影温度时 , 由靠在加 热辊表面检测温 度的 热敏电阻通知主逻辑电路停止加热 ，准备好灯亮起 ， 打印机可以开始打印。当加热灯损坏时 ， 整机不工作 ，有显示面板的机型会显示出错误指示或 错误代码 50Error 信息。3 压力胶辊压力胶辊又称下辊 ， 它的作用是与加热辊共同完成对打印纸上墨粉的热压定影 和传 送。

49、压力的大小由两端的支架弹簧控制 ，压力辊一般由耐高温的硅橡胶制成 ， 有的激光打 印机中的压力胶辊采用蜂窝耐热海绵制作 ，外表面是一层聚四氟乙烯膜 , 这样更利于打印 纸与压力胶辊分离 , 防止卡纸。（4温度控制器 （热敏电阻激光打印机温度控制的方法大部分采用热感应方式，用小型热敏电阻与加热辊 接触 ，感知加热辊温度（165200 C。再由逻辑电路控制加热灯的开与关，实现激光 打印机恒定 的 定影温度。热敏电阻的性能是外部温度越高 ，热敏电阻的阻值越低。当加热辊没有通电时 ,热敏电阻的阻值大约在 200K ,逻辑控制电路 0101 导通, 可控硅 SSR101 导通，加热器开始加热。当加热辊温

50、度逐渐升高 ， 热敏电阻阻值下降 , 当加热器 表面温度达到约180。C时，热敏电阻阻值也到最低，约10K左右，热敏电阻至逻辑控 制电路输 入电压升高 ，达到一定的数值后 0101 截止， 加热器停止加热。如 此反复而控 制加热器表面 温度保持在设计的温度范围内。激光打印机设有节电功 能（睡眠方式 ， 如 果在设定的时间 内没有打印 ,主逻辑电路就会控制加热器进入节电 状态， 使加热器表面温 度保持在 165C 左右。这样控制一方面可以节省电能消耗 ，另 一方面，当再次启动打印 作业时， 可以缩短预热 等待的时间 （进入节电状态的时间是 可以设定的。（5热保护器 （热敏开关为防止激光打印机内的

51、温度无限制地升高 ， 烧坏加热灯和加热辊 ,在加热灯电路 中串 联了一只热保护器 （ 热敏开关 ， 与加热辊贴近。热敏开关内部有一组长闭触点 和一个钛 金属片及撞秆。钛是一种记忆性金属材料，制造时记忆温度为210C。假如温控电路失控， 当加热辊表面温度超过设定温度 210C ,钛金属受热收缩变形 ，压迫 撞杆断开常闭触点 ， 切断电路起到保护加热器作用。当温度低于180C时，钛金属恢 复原记忆状态，常闭触点关闭， 电路接通。有些打印机则采用熔断性保护器 ，原理类似 于电流保险丝。清洁系统激光打印机清洁系统的主要功能是把感光鼓表面没有完全转移的残余墨粉 清除干净 ,使下一个打印周期有一个洁净的感

52、光鼓。 理论上讲 墨粉图像应该完全 被转印， 但是很难做至叽激光打印机在打印的过程中 ，经过充电、扫描、显像、转印 几道工序 ， 由于电位迁移 ，墨粉转移 ，加上光导体 光衰的影响？墨粉图像 不可能 完全转移到打印 纸上 ， 那么残留在感光鼓表面墨粉的多少 ，直接影响到打印质量的好 坏。如果感光鼓表面上的残留墨粉不能彻底的清除干净 ，就会被带入下一个打印周 期， 破坏新生成的 墨粉图像 。所以要对感光鼓表面进行彻底的清洁 ，这就需要一 个感光鼓清 洁器。激光打印机有两种清洁的方法 ： 橡胶刮板清洁和毛刷清洁。它们 的作用都是对感 光鼓表面进行清洁。(1 刮板清洁橡胶清洁刮板是用尿醛树脂制作 ，

53、 有一个平直的刀刃且具有耐磨性和柔韧性。 刀刃与感 光鼓表面形成一个剪切角并有一定压力。 当感光鼓载着残留在表面的墨 粉旋转时 ,残留墨粉被清洁刮板刮入废粉收集仓内。与刮板相对的位置上还有一个止回片 ，以防止清洁后废粉的 飞出。由于橡胶刮板始终与感光鼓剪切并具有一定压 力， 会造成感 光鼓表面的磨损 ，在刮板刃部涂有润滑粉。如果清洁刮板刀刃有损伤 ， 残留在感光鼓表面 的墨粉便不能被彻底清除 ， 使下一个打印周期的图像重叠而产生 不良的打印效果。在打印机过程中 ， 也可能发生熔化墨粉颗粒粘附到刮板刀刃上的现象 ， 长久下去 粘 附物会刮伤感光鼓的光导层 ， 使感光鼓报废。(2 毛刷清洁毛刷清洁 ，就是利用旋转的辊筒毛刷 ，对感光鼓表面残留墨粉进行清洁 ，把残留 墨 粉扫除 ,抖落到废粉收集仓内。 毛刷一般用人造纤维制作 ， 在旋转时与感光鼓磨 擦扫除残 留墨粉 ，同时利用磨擦产生的静电吸附残留墨粉 ，使墨粉不致飞扬而污染打 印机其他部 件。使用毛刷清扫的方式由于对感光鼓的表面磨损小 ， 所以可延长感光 鼓的使用寿命。(3 废粉收集仓废粉收集仓就是回收清洁残留墨粉装置。 收集后的墨粉一般情况下不再利 用。因为 ，收集后的墨粉中会有很多的杂质 ，会影响到打印质量 ，也