激光打印机工作原理

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开展，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，在静电复印机的根底上，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，美国惠普公司和日本佳能公司生产的激光打印机，打印速度可到达每分钟8页，打印精度为600DP1。其中惠普公司的分辨率增强技术Resolution Enhancement Techno1ogy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、构造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，就将激光打印机的构造、原理等总结如下，供同行们参考。一、根本构造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，其原理与复印机一样。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，但工作原理根本一样，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展的。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展预处理。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展轴向扫描曝光，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。外表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，这样在感光鼓外表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墨粉磁辊的位置时，带相反电荷的墨粉被吸附到感光鼓外表形成了墨粉图像。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反面施放一个强电压，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、根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、设计构造、控制方法和采用的部件会因厂牌和机型不同而有所差异，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展充电，有的机型使用充电胶辊FCR对感光鼓进展充电。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展曝光。不过他们的工作原理根本一样。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展调制。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)外表上，使角速度扫描变成线速度扫描，完成整个扫描过程。硒鼓外表先由充电极充电，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，便在硒鼓的外表形成静电潜像，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，清洁辊把未转印走的墨粉去除，消电灯把鼓上剩余电荷去除，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构造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。那幺我们为什幺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：高方向性。发出的光束在一定的距离没有散射和漫射。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，容易迭加和别离。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，现在根本已淘汰。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，可与感光硒鼓的波长灵敏度特性相匹配。半导体激光器体积小、本钱低，可直接进展部调制，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不断地来回反射，辐射出的光子不断增加。当谐振腔迭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，由激光器谐振腔的反射镜反射，透过激光孔和孔聚焦镜，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，以相互迭加的方式结合，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根底。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，送至扫描器中进展扫描，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。多线同时偏转屡次扫描：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屡次扫描完成的。图形信息的点阵形成与字符的点阵形成根本相似。2.感光鼓的工作原理和构造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。它的根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，那么可能丧失光感度。光敏半导体在与它适用的光波长围，会对光形成一个吸收峰值。在这个峰值围光电导效果最正确。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，所以在一样条件下，到达一样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。光导体外表要有一定的硬度，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瓷感光鼓a-Si已经得到了应用，可打印30万以上。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适宜的温度与湿度，否那么会影响打印质量。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，外表饱和电位比应用电位要高；否那么，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，否那么保持不往外表电位，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，打印机要对其进展反复充电，因而要具有良好的耐疲劳性能，在规定的寿命时间，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，一般为三层构造。第一层是铝合金圆筒导电层，第二层是在圆筒外表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。感光鼓外表的绝缘层，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。3.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容进展解释，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BR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外表射出一束激光，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，沿感光鼓轴向水平外表，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，那幺，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，高档的激光打印机的输出精度可以到达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，复原成图像和声音。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，必须用图文信息进展调制，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，假设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化而变化，这就是声光效应。根据波干预的加强条件，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，那么方程可简化为：i=d=B=f/2v，当衍射光和入射光的夹角为时，那么：=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，从而到达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，假设有假设干个不同的高频正统波被加到换能器上，那么能产生假设干条衍射光，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构造，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硒鼓上产生文字与图像，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，而光束的横向运动那么由扫描器来完成。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、光能损耗小及构造简单等优点，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，并在感光鼓上进展匀速直线运动，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，假设入射角为i，那么反射光束以反射角d反射出来，i=d，当MN转过一个角度，而入射光束方向不变，那么反射光束转过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展调制，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.电子显像系统激光打印机是精细的机械系统，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。根本过程可分为充电、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展的。1充电感光鼓外表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。要实现在光导体外表的静电潜像，必须在光导体外表进展充电，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外表电荷属性相反的墨粉吸引到感光鼓外表，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，应先对硒鼓进展充电，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，当硒鼓外表与钨丝非常接近时，周围的空气被电离产生电晕放电，使感光鼓带上对打印质量影响很大。在对感光鼓外表充电时，随着电荷在感光鼓外表的积累，电位也不断升高，最后到达 饱和电位，就是最高电位。外表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，暗区指未受光照射局部的光导体外表电位仍处在暗衰过程；亮区指受光照射局部的光导体外表光导层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，光导体外表电位也迅速下降。称之为光衰，最后趋缓。从理论上说光衰越快越彻底越好，实际上很难到达。剩余残留电位的上下就会影响打印质量，如剩余电位过高，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显影把光导体外表形成的静电潜像，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。当硒鼓外表从这层磁刷下经过时，碳墨粉因带负电而被吸到硒鼓外表仍保持着正电的局部，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。感光鼓外表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外表而形成墨粉图像，也称为跳动显影。注意：激光打即机感光鼓曝光后外表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。当墨粉在粉盒被搅拌器搅拌均匀后，墨粉由掺杂的载体运载并被磁辊的永久磁芯吸附到磁辊外外表上，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，在磁辊外表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，解决的方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巧的文字或图像，也称为平滑技术。不同设置，打印出样上的标志块不同。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外表。磁辊外表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，磁辊外表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外表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。也有一局部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外表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外表上了。由于这种转印方式与纸的绝缘程度有关，当纸因天气而受潮时，碳粉将因纸外表的漏电而不能完全及严密地吸附在上面，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。二者的工作原理是一样的。机型不一，转印方式有所差异。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，一打印纸也被送入二者之间，这时加到转印电极上的高压开场放电，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一样的，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。在打印纸输送过程中，由于电场和磨擦可能破坏墨粉图像的构造，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，也称为别离齿。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，从而到达最好的消电中和效果。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外表。磁辊外表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，磁辊外表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外表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。也有一局部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外表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外表上了。由于这种转印方式与纸的绝缘程度有关，当纸因天气而受潮时，碳粉将因纸外表的漏电而不能完全及严密地吸附在上面，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。二者的工作原理是一样的。机型不一，转印方式有所差异。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，一打印纸也被送入二者之间，这时加到转印电极上的高压开场放电，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一样的，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。在打印纸输送过程中，由于电场和磨擦可能破坏墨粉图像的构造，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，也称为别离齿。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，从而到达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，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10 0，热辊的温度与纸通过的速度有关，一般在150180之间。感光鼓经过清扫剩余粉及光照去除剩余电荷，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的加热辊与压力胶辊之间时，由于加热辊被加热灯加热185，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。加热辊外表涂有聚四氟乙烯涂层，不易粘附墨粉。有些机型的压力胶辊外表也有一层聚四氟乙烯膜，这样有利于双面打印时反面的墨粉不粘附。被加热定影后的打印纸由别离爪与加热辊别离，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，外表涂有聚四氟乙烯。以防止定影时熔化的墨粉粘到辊上。加热辊外表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时，切不可用锋利的硬物如改锥、摄子强行撬出，这样会损坏加热辊外表涂层，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等型号都采用瓷加热器定影。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，对定影辊进展预加热，约1至2分钟后热辊的温度到达185度左右，当加热辊外表温度到达定影温度时，由靠在加热辊外表检测温度的热敏电阻通知主逻辑电路停顿加热，准备好灯亮起，打印机可以开场打印。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50 Error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。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，外外表是一层聚四氟乙烯膜，这样更利于打印纸与压力胶辊别离，防止卡纸。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，也有些打印机采用循环墨粉的使用方式。被刮除的墨粉由一个螺旋送粉装置送回到供粉仓，循环使用。但使用一段时间后，新粉的补充量缺乏或新旧粉不能充分混合，打印质量会下降很多。4温度控制器热敏电阻激光打印机温度控制的方法大局部采用热感应方式，用小型热敏电阻与加热辊接触，感知加热辊温度165200。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，加热器开场加热。当加热辊温度逐渐升高，热敏电阻阻值下降，当加热器外表温度到达约180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，到达一定的数值后0101截止，加热器停顿加热。如此反复而控制加热器外表温度保持在设计的温度围。激光打印机设有节电功能睡眠方式，如果在设定的时间没有打印，主逻辑电路就会控制加热器进入节电状态，使加热器外表温度保持在165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的温度无限制地升高，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210。假设温控电路失控，当加热辊外表温度超过设定温度210，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180时，钛金属恢复原记忆状态，常闭触点关闭，电路接通。有些打印机那么采用熔断性保护器，原理类似于电流保险丝。8.清洁系统激光打印机清洁系统的主要功能是把感光鼓外表没有完全转移的剩余墨粉去除干净，使下一个打印周期有一个干净的感光鼓。理论上讲墨粉图像应该完全被转印，但是很难做到。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，那幺残留在感光鼓外表墨粉的多少，直接影响到打印质量的好坏。如果感光鼓外表上的残留墨粉不能彻底的去除干净，就会被带入下一个打印周期，破坏新生成的墨粉图像。所以要对感光鼓外表进展彻底的清洁，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外表进展清洁。1刮板清洁橡胶清洁刮板是用尿醛树脂制作，有一个平直的刀刃且具有耐磨性和柔韧性。刀刃与感光鼓外表形成一个剪切角并有一定压力。当感光鼓载着残留在外表的墨粉旋转时，残留墨粉被清洁刮板刮入废粉收集仓。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，会造成感光鼓外表的磨损，在刮板刃部涂有润滑粉。如果清洁刮板刀刃有损伤，残留在感光鼓外表的墨粉便不能被彻底去除，使下一个打印周期的图像重迭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，对感光鼓外表残留墨粉进展清洁，把残留墨粉扫除，抖落到废粉收集仓。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它部件。使用毛刷清扫的方式由于对感光鼓的外表磨损小，所以可延长感光鼓的使用寿命。9.机械传动系统打印过程中纸的传送由电子控制系统控制机械装置完成传递动作。其中包括传动齿轮、光电感应器的遮挡杠杆和搓纸轮的动作。机械传动系统，因机型不同，构造有所差异，但工作原理根本一致。高档机型机械构造较为复杂一些。如中档以下的一般无打印纸对齐装置，而高档机除有此装置以外，还有进纸卷取器和出纸卷取器。多个卷取装置，可使打印纸的传输更加平稳，也会减少卡纸现象。机械传动系统主要是各部件之间的齿轮传递，较为直观不。下面讲讲机电器件的机械传递动作是如何完成的。1吸引式电磁离合器惠普系列打印机的送纸装置，就是采用吸引电磁离合器控制进纸凸轮的止动与旋转，来完成纸输送。当电磁铁承受控制电路的信号电压，电磁铁线圈有电流流过，产生电磁场吸合衔铁，凸轮释放，由传动齿轮带动搓纸轮一同转动，搓纸轮外表有橡胶层，随着搓纸轮旋转，凸轮前缘带动一打印纸进入打印信道。2摩擦式电磁离合器惠普、佳能，爱普生等系列高档机型打印机的送纸装置，多采用磨擦式电磁离合器，直接带动搓纸轮、纸对齐轮送纸。它的工作原理是：当电流信号流过电磁离合器部线圈产生电场，离合器中间的联动叉被推向联轴器一端，两片磨擦片产生磨擦止动，由拨叉带动搓纸轮旋转将打印纸送入打印机的纸对齐辊前沿并使打印纸稍微弓起，打印纸与对齐辊对齐。此时，对齐辊不转动，当对齐辊离合器承受命令旋转，就将打印纸送入打印信道磨擦式电磁离合器的搓纸轮是圆形而不是凸轮形状。3传感器光电传感器是由一个发光二极管和光敏二极管分别装到两个密封小盒子。在两支二极管相对位置，各有一个感应窗。平时2个窗中间有一个杠杆遮挡片，遮挡发光二极管的光束。光敏二极管不受光，也就不能导通，逻辑电路也不工作。当运动中的打印纸把光电感应器中间的遮挡片杠杆撞开时，发光二极管的光束射向光敏二极管，光敏二极管受光导通，通知逻辑控制电路发出指令，以控制打印机下一个时段的工作。激光打印机的打印纸感应器、送纸感应器、出纸感应器都采用光电传感器。它是主控电路的逻辑控制器件，用来实现打印工作的时序控制。如果在打印工作中的规定时段，没有感应到应有的动作，逻辑电路立即向主控电路发出一个终止信息，使打印机停顿工作，同时显示面板也会显示出 错误信息，等待检查或维修。10.电子控制系统激光打印机所有装置的运行、靠一个控制系统实现，这个系统称之为电子控制系统。不同机型的控制系统有所不同，但工作原理根本一样。电子控制系统主要由以下几局部组成。1供电电路为打印机各局部提供控制电压。供电电路由220V交流电经整流、滤波、变压，为激光打印机提供24V、5V直流工作电压。2接口电路为计算机与打印机建立通讯。接收计算机数据信息，并将其转换为打印机语言，给打印机主控电路提供打印数据。接口电路包括微处理器CPU。存储器RAM/ROM。3主控制电路主控制电路是将接口电路接收的数据，按照命令方式控制打印机各个装置协同工作以完成打印过程。4扫描驱动电路将接收的计算机信息经高频振荡器生成激光束，并控制扫描电机匀速旋转，带动扫描镜，完成对感光鼓的扫描曝光，使之形成静电潜像。5主电机驱动电路按主控电路发出的指令，驱动主电机旋转，经齿轮传动装置，传递动力给各局部运行工作。6高压转印电路该电路是将供电电路提供的低压电，经变压器变成高电压提供感光鼓充电和转印辊转印所需要。激光打印机看似简单，但它却集合了声，光、电及机械、化工等众多的高新技术。以上只是简述激光打印机的构造与工作原理，使操作者在感性上理解打印系统的各个部件在打印机中的作用和激光成像的全过程。这些对解决在工作遇到问题有很大帮助。尤其是维修人员，如果不能全面理解激光打印机的工作原理和部件功能，就谈不上维修二字。8 / 8