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1、 匯才 IT 學院 培訓教材1鐳射印表機的架構原理及檢修一、基本結構激光打印機是由激光器、聲光調製器、高頻驅動、掃描器、同步器及光偏轉器等組成，其作用是把接口電路送來的二進製點陣信息調製在激光束上，之后掃描到感光體上。感光體與照相機構組成電子照相轉印系統，把射到感光鼓上的圖文映像轉印到打印紙上，其原理與複印機相同。鐳射印表機是將鐳射掃描技術和電子顯像技術相結合的非擊打輸出設備。它的機型不同，打印功能也有區別，但工作原理基本相同，都要經過充電、曝光、顯影、轉印、消電、清潔、定影七道工序，其中有五道工序是圍繞感光鼓進行的。當把要打印的文本或圖像輸入到計算機中，透過計算機軟體對其進行預處理。然後由印
2、表機驅動程式轉換成印表機可以識別的打印命令（印表機語言）送到高頻驅動電路，以控制鐳射發射器的開與關，形成點陣鐳射束，再經掃描轉鏡對電子顯像系統中的感光鼓進行軸向掃描曝光，縱向掃描由感光鼓的自身旋轉實現。感光鼓是一個光敏器件，有受光導通的特性。表面的光導涂層在掃描曝光前，由充電輥充上均勻電荷。當鐳射束以點陣形式掃射到感光鼓上時，被掃描的點因曝光而導通，電荷由導電基對地迅速釋放。沒有曝光的點仍然維持原有電荷，這樣在感光鼓表面就形成了一幅電位差潛像（靜電潛像） ，當帶有靜電潛像的感光齓載有墨粉圖像的感光鼓繼續旋轉，到達圖像轉移裝置時，一張打印紙也同時被送到感光鼓與圖像轉移裝置的中間，此時圖像轉移裝置
3、在打印紙背面施放一個強電壓，將感光鼓上的墨粉像吸引到打印紙上，再將載有墨粉圖像的打印紙上送入高溫定影裝置加溫、加壓熱熔，墨粉熔化后浸入到打印紙中，最后輸出的就是打印好的文本或圖像。二、基本原理 鐳射印表機工作過程所需的控制裝置和部件的組成、設計架構、控制方法和採用的部件會因廠牌和機型不同而有所差別，如對感光鼓充電的極性不同。感光鼓充電採用的部件不同。有的機型使用電極絲放電模式對感光鼓進行充電，有的機型使用充電膠輥（FCR）對感光鼓進行充電。高壓轉印採用的部件有所不同。感光鼓曝光的形式不同。有的機型使用掃描鏡直接對感光鼓掃描曝光，有的機型使用掃描后的反射鐳射束對感光鼓進行曝光。 不過他們的工作原
4、理基本一樣。由鐳射器發射出的鐳射束，經反射鏡射入聲光偏轉調製器，與此同時，由計算機送來的二進製圖文點陣訊息，從界面送至字形發生器，形成所需字形的二進製脈波訊息，由同步器產生的信號控制 9 個高頻振蕩器，再經頻率合成器及功率放大器加至聲光調製器上，對由反射鏡射入的鐳射束進行調製。調製后的光束射入多面轉鏡，再經廣角聚焦鏡把光束聚焦后射至光導鼓(硒鼓)表面上，使角速度掃描變成線速度掃描，完成整個掃描過程。 匯才 IT 學院 培訓教材2硒鼓表面先由充電極充電，使其獲得一定電位，之后經載有圖文映像訊息的鐳射束的曝光，便在硒鼓的表面形成靜電潛像，經過磁刷顯影器顯影，潛像即轉變成可見的墨粉像，在經過轉印區時
5、，在轉印電極的電場作用下，墨粉便轉印到普通紙上，最後經預熱板及高溫熱滾定影，即在紙上熔凝出文字及圖像。在打印圖文訊息前，清潔輥把未轉印走的墨粉清除，消電燈把鼓上殘餘電荷清除，再經清潔紙系統作徹底的清潔，即可進入新的一輪工作週期。 三、工作過程 1.鐳射器的工作原理和架構 我們通常把發光的物體叫做光源，如太陽、電燈、燃燒的蠟燭等。光具有能量，它可以使物體變熱，使照相底片感光，這就是能的轉換現象。光能含在光束中，光束射入人的眼睛，才引起人的視覺，所以我們能夠看到光源發射的光。那么我們為什麼還能看到不發光的物體呢？是因為光源發射的光照射到它們，不發光的物體受光后，向四面八方漫反射的光射入了我們的眼睛
6、，所以我們也能看到不發光的物體。產生鐳射的光源，和普通的光源明顯不同。如普通白熾燈光源是透過電流加熱鎢絲的原子到激發態，處于激發態的原子不斷地自發輻射而發光。這種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，也就不能應用于鐳射印表機。鐳射印表機所需要的鐳射光束必須具有以下特性高方向性。發出的光束在一定的距離內沒有散射和漫射。高單色性。純白光由七色光組成。 高亮度，有利于光束的集中並帶有很高的物理能量。高相干性，容易疊加和分離。鐳射器是鐳射掃描系統的光源，具有方向性好、單色性強、相干性高及能量集中、便于調製和偏轉的特點。早期生產的鐳射印表機多採用氦-氖（He-Ne）氣體鐳射器，其波
7、長為 6328m，其特點是輸出功率較高、體積大、是壽命長（一般大于 1 萬小時）性能可靠，噪音低，輸出功率大。但是因為體積太大，現下基本已淘汰。現代鐳射印表機都採用半導體鐳射器，常見的是鎵砷-鎵鋁砷（CaAs-CaAlAs）系列，所發射出的鐳射束波長一般為近紅外光（780m） ，可與感光硒鼓的波長靈敏度特性相匹配。半導體鐳射器體積小、成本低，可直接進行內部調製，是輕便型台式鐳射印表機的光源。 鐳射掃描是用來產生非常小的高精度光點，用于高品質的文字及圖像的印刷，常用的鐳射掃描系統工作原理是在工作物質兩端設置兩塊相互平行的反射鏡（閘極極） ，這兩塊反射鏡之間構成了一個諧振腔。諧振腔的一塊反射鏡為全
8、反射鏡，另一塊為半反射鏡，當工作物質受激，原子自發輻射的光子在諧振腔內不斷地來回反射，輻射出的光子不斷增加。當諧振腔內疊加的光子增加到一定量時，就會穿透半反射的反射鏡面發出一束非常強的光，這就是鐳射。這樣發出的光束非常集中，幾乎沒有散射，只要我們利用控制技術將光波波長控制在 700900m（納米） ，這樣所產生的鐳射就可以滿足鐳射印表機感光鼓的曝光需要。 現代所用的半導體鐳射器，通常採用鐳射二極體，它的原理與普通的二極體極為相似，如都有一對 PN 結，當電壓和電流加到鐳射二極體上時，P 型半導體材料中的空穴和 N 型材料中的自由電子產生相對運動，PN 結處載流子的密度增加非常大，自由電子和空穴
9、重新複合，因而產生受激輻射，釋放出具有鐳射特性的光子，由鐳射器諧振腔內的反射鏡反射，透過鐳射孔和孔內聚焦鏡，射出鐳射束。從鐳射的產生可以看出，一條鐳射束只包括一種主要波長的光線，它是單色的。每一條光線都沿一個方向傳播，以相互疊加的模式結合，我們稱之為相干性 。這個特性使鐳射以一條極細的光束射到一個靶上，而幾乎沒有散射。而每條鐳射束就像槍膛裡射出的子彈，每顆子彈只能在靶上打一個孔。如果要打出一個一字，就要射出很多的子彈，沿一 字方向打出很多的孔，形成一個一字點的橫向排列，這就是我們所說的 點陣排列，是后面要講 點陣圖像的技術基礎。鐳射印表機的圖文訊息，亦是由點陣組成。印刷質量要求越高，組成一個字
10、符的點陣亦越多。鐳射掃描的點陣形成有四種方法。單線掃描將一行字符的每一行的點陣訊息，送至掃描器中進行掃描，稱為單線掃描。多線順序偏轉掃描高頻信號發生 匯才 IT 學院 培訓教材3器依次產生 9 個不同的頻率，依據布雷格衍射原理，它們在偏轉調製器中會產生 9 條偏轉角不同的掃描線，接著轉鏡旋轉一個微小角度，掃描出從左至右的點陣訊息。由於這種方法只需轉鏡轉過一個微小的角度，它相當于單線掃描方法的 1132，即可形成 1 個字，故又稱小光閘極掃描。多線同時偏轉掃描是指在高頻驅動電路中同時產生 9 個不同的頻率，經合成后送至偏轉調製器中。多線同時偏轉多次掃描這種方法與多線同時偏轉掃描屬同一類，只是從
11、1 個字符的形成上有所區別。即在掃描高點陣字符時，一個完整的字符是分成多次掃描完成的。圖形訊息的點陣形成與字符的點陣形成基本相似。2.感光鼓的工作原理和架構感光鼓是鐳射印表機的核心部件。它是一個光敏器件，主要用光導材料製成。它的基本工作原理就是光電轉換的過程。它在鐳射印表機中作為消耗材料使用，而且它的價格也較為昂貴。光敏半導體有半導體的共性，如受熱激發，攙雜后改變電導率等。此外，它還具有其他半導體不具有的光導電 特性。光敏半導體受光照射后，它的電導率可以上升幾個數量級。從能帶上講，它的價帶中的電子吸收了光的能量后，躍入導帶，產生電子-空穴對。這種由光照產生的電子- 空穴對，稱為光生載流子。光敏
12、半導體內產生的 光生載流子 增多，它的電導率就上升。這種受光照射后提升的電導率稱為 本征光電導率。實際應用中，光敏半導體材料需經過攙雜后，才能製成鐳射器使用的半導體材料。所以除了有本征光電導率外，還必須具有光激發雜質能級上的電子或空穴形成的雜質光電導率的性質。在有些光敏半導體中，雜質光電導率起主要作用。光敏半導體受光照射后，會不同程度地改變物體內的載流子遷移率（遷移率是載流子的遷移速度與外電場的比值） 。標誌物體的導電能力的電導 ，等于載流子密度乘以遷移率。遷移率上升，電導提升，電導率由本征光電導率、雜質光電導率和遷移率的值共同決定，只是在某種條件下便以其中的某種原素為主罷了。 實際應用的各種
13、光導體對光的敏感程度都不一樣。光導體的電導率與它對光的敏感程度成正比。所以光感對光導體的導電性影響很大。光導體對光的光感度是不一樣的。某一種光導體，只對某一區域光譜的光的光感度高，離開了這一區域，則可能喪失光感度。光敏半導體在與它適用的光波長範圍內，會對光形成一個吸收峰值。在這個峰值範圍內光電導效果最佳。它還與光的照度有關係。照度越高，產生的載流子越多，光電導率就越高。然而每種光導體的特性各異，所以在相同條件下，達到相同的光電導率指標所需要的照度是不同的。目前感光鼓常用的光導材料有硫化鎘（CdS） 、硒-砷(Se-As） 。有機光導材料（opc ）等幾種。製作感光鼓用的光導材料，應具備以下特性
14、耐磨性好。光導體表面要有一定的硬度，要能承受顯影轉印和清潔過程中的機械磨損。如果感光鼓（光導體）被磨損或劃傷，將導致打印質量的下降或破壞感光鼓，磨損嚴重時只有報廢。在實際的工作中，因磨損、劃傷而報廢的感光鼓最多。現下一種新型的長壽命的陶瓷感光鼓（a-Si）已經得到了應用，可打印 30 萬張以上。溫度穩定性好。光導體的性能容易受溫度的影響，所以，在鐳射印表機性能中特別強調使用環境要有合適的溫度與濕度，否則會影響打印質量。光電導性好。光電導性是感光鼓的重要指標，它直接影響到打印質量的好壞。因為感光鼓連續工作在充電、放電的循環過程中，要求充電時電位上升快，表面飽和電位比應用電位要高；否則，初始電位上
15、不去，也將影響打印質量。充電后的感光鼓暗衰減要小，否則保持不往表面電位，不能形成必要的電位差潛像。感光鼓曝光后放電要快，即光衰迅速。放電越徹底越好。因為剩餘電位的多少，既影響潛像的反差，又會帶來打印品的底灰。 耐疲勞。感光鼓在使用的過程中，印表機要對其進行反覆充電，因而要具有良好的耐疲勞性能，在規定的壽命時間內，打印質量不能因連續使用而下降。感光鼓的光導特性穩定性要好，應滿足連續使用的要求。鐳射印表機使用的感光鼓，一般為三層架構。第一層是鋁合金圓筒（導電層） ，第二層是在圓筒表面上採用真空蒸鍍的方法，鍍上一層光導體材料（光導層） ，第三層是在光導材料的外面再鍍一層絕緣材料（絕緣層） 。有的感光鼓為了更好地釋放電荷，在光導層與鋁合金導電層中間，加鍍一層超導材料，以使電荷更迅速地釋放。感光鼓表面的絕緣層，一是為提升耐磨性能，增加使用壽命；二是為光導層提供保護，防止光導體的磨損，保持光導體的 匯才 IT 學院 培訓教材4光電導特性。導電層鋁合金筒與鐳射印表機的地線相連，使曝光后的電位迅速釋放。它是一個精度非常高的圓筒，在運轉的過程中，能保持勻速運轉及保持均勻電荷。3.數據轉譯與傳遞 （1）數據轉譯要打印完整的文字、圖像，除鐳射印表機本身的功能外，還必須透過計算機把
