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激光打印机概述

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激光打印机概述_第1页
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激光打印机概述1、激光打印机分类激光打印机脱胎于上世纪80年代末的激光照排技术,流行于90年代中期它是将激光扫描技术和电子照相技术相结合的打印输出设备其基本工作原理是由计算机传来的二进制数据信息,通过视频控制器转换成视频信号,再由视频接口/控制系统把视频信号转换为激光驱动信号,然后由激光扫描系统产生载有字符信息的激光束,最后由电子照相系统使激光束成像并转印到纸上较其他打印设备,激光打印机有打印速度快、成像质量高等优点;但使用成本相对比较高按照激光打印机的打印速度,可以把激光打印机分为低速(每分钟输出10~30页)、中速(每分钟输出30-50页)、高速(每分钟输出50页以上)三种;按照打印功能,可分为单色、彩色和多功能激光打印机等激光打印机以其功能多(目前多功能打印机多数集打印、复印、扫描、网络打印等功能为一体)、打印速度快、品质高的优点,是目前占大多数的办公用打印机 2、激光打印机简介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,然后在感光鼓上形成图像(潜像),随后的显影、转印、定影等过程则与普通的复印机相同下图是兄弟MFC-7360多功能黑白激光打印机的外形图,其集成了打印机、复印机、扫描仪、机等大多数打印机的功能,而且具有无纸接收多张等特殊功能图1 兄弟牌MFC7360多功能激光打印机3、激光打印机的构成与工作原理3.1激光打印机的系统构成 激光打印机一般分成6大系统: 1、电源系统 (Power System) 2、直流控制系统 (DC controller System) 3、接口系统 (Formatter System)4、激光扫描系统 (Laser/Scanner System) 5、成像系统(Image Formation System) 6、搓纸系统 (Pick-up/Feed System)。

这些系统的主要作用是:1、电源系统电源系统作用于其它5个系统,根据需要,输入的交流电由开关电源转换为5V、12V、24V等不同数值的低压直流电,主要用来驱动DC板上的各种型号的传感器、控制芯片以及CPU等 一般在激光打印机内还有一个高压电路,为成像系统提供必需的高压电源,许多型号的打印机都单独的高压板,但随着电子技术和集成电路技术的发展,很多打印机的高压板、电源板以及DC控制板被集成在一起  2、控制系统  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、控制打印机的整机工作和保护、节能模式等其电路构成比其它五个系统都复杂  3、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 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  4、激光扫描系统  激光扫描系统的主要作用是产生激光束,在感光鼓(OPC)表面曝光,形成电子图像(潜像)。

激光扫描系统主要有三个部分:多边形旋转镜、电动机、发光控制电路、透镜组电动机带动多棱角镜面高速旋转,把激光束通过透镜折射到感光鼓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在感光鼓表面5、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可分为7个步骤:  1)充电 通过充电辊给感光鼓表面充上高压电  2)曝光 利用感光鼓表面的光导特性,使感光鼓表面曝光,形成一定形状不等电位的电荷区  3)显影 碳粉颗粒在电场作用下吸附在感光鼓表面被曝光的区域  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 纸张从感光鼓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)清洁 感光鼓表面的碳粉并未完全被转印纸上,通过清洁装置清理后,感光鼓即准备下一轮转印过程  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,但不论哪种形式的加热,其温控都是通过热敏元件感应温度变化,实现温度控制的6、搓纸系统  搓纸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打印机中的传感器大部分是光敏元件构成的3.2激光打印机的工作原理激光打印机和静电复印机的工作原理基本相同,它们的成像都经过充电、曝光、显影、转印、定影、清洁这几个过程,主要的区别在静电复印机是用普通的光线完成原稿的光学成像,成像过程是原稿反射的光线经透镜成像,直接投射在感光鼓上或者在对原稿有放大、缩小的处理时经过透镜变焦后投射在感光鼓上而形成图像的整个成像过程简单来说就是曝光灯投射在原稿的光线反射在透镜上形成图像,期间不对图像作其他的处理或者仅仅进行变焦处理以改变图像的大小,再通过显影、转印、定影等过程完成整个复印过程激光打印机在打印时,是没有原稿的曝光过程的,其打印的文字、图像等直接由计算机发送的图文数字信号经激光调制器形成扫描光束对感光鼓进行曝光,进而在感光鼓表面形成图像(潜像);在激光打印机作为复印机应用时,对原稿的曝光过程的前期与静电复印机相同,但是经过曝光后形成的图像不是直接成像,而是首先进行模数变换(A/D变换)形成数字信号,然后输送到数据处理中心进行相关的必要处理(如变焦、反转等),最后再将完成的数字信号输送到激光调制器,完成数模(D/A)变换并产生调制后的激光束,通过激光束对感光鼓进行扫描,在感光鼓上形成激光图像(潜像)。

此后的显影、定影等相关过程则与静电复印机完全相同因此,可以说激光打印机(复印机)是在模拟静电复印机的基础上增加了模数、数模转换电路,存储电路,激光成像电路等而构成的新型打印机(复印机),也就多了一些模拟静电复印机不可能完成的功能(如原稿中指定图像的任意移动、图像分离、原稿的内容、像质、颜色的变更、形成反转图像等)激光打印机使用的激光光源,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,也就不能应用于打印机打印机所需要的激光光束必须具有以下特性:  1、高方向性发出的光束在一定的距离内没有散射和漫射  2、高单色性纯白光由七色光组成   3、高亮度,有利于光束的集中并带有很高的物理能量  4、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打印机多采用氦-氖(He-Ne)气体激光器,其波长为632.8μm,其特点是输出功率较高、体积大、寿命长(一般大于1万小时)性能可靠,噪音低等但是因为体积太大,现在已基本淘汰。

现代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(λ=780μm),可与感光鼓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,是轻便型台式打印机的光源激光扫描即是用激光产生的非常小的高精度光点进行扫描,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700~900nm(纳米),这样所产生的激光就可以满足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,如都由PN结构成,当电压加在激光二极管上时,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”字点的横向排列,这就是我们所说的“点阵排列”,即形成“点阵图像”的技术基础 打印机的图文信息,也是由点阵组成,即“点阵图像”印刷质量要求越高,组成一个字符的点阵则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3.3激光打印机的激光扫描系统以激光器为光源,发射激光束,经过反射镜射入声光调制器,在来自计算机的二进制图文点阵信息的作用下进行调制调制后的激光束射入多面镜,经过广角聚焦镜把聚焦后的激光束射到旋转的光导体表面完成整个扫描过程现在的打印机多采用半导体激光器(LD),图文信息可以直接调制激光器,无需声光调制器激光打印机的扫描系统如图2所示:图2 激光打印机的扫描系统需要注意的是,激光扫描系统是激光打印机。

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