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1、光电技术论文学 院： 机械工程学院专业： 机械设计制造及其自动化班 级：机自 114学号：1108030399学生姓名：文涛2014年5月4日光电技术论文摘要激光打印机是光电技术和电子照相技术结合的一种印字机 器，它综合利用了激光器、 光束调制和偏转、精密光学机械和计算机 处理技术， 是非常有代表性的光电子仪器。 目前激光打印已和计算机 一起成为人们生活中必不可少的产品。它有以下特点：一、像素密度 高，印字清晰，分别率比机械点阵式高近百倍。二、打印速度快，比 普通打印机快 630 倍。三、工作无冲击，打印噪音小。关键词 ：激光打印机、光电技术、电子照相技术、 光电子仪器【1】目录 .3第一节、
2、绪论 .41.1、光机电系统发展及现状 41.2、光机电系统发展趋势 .5第二章、激光打印机的介绍 .72.1、激光打印机的发展史 72.2、激光打印机的工作原理.82.3、光学系统.92.4、显象系统 . .9 第三章、激光打印机的工作 .103.1、激光打印机的工作条件 .103.2、激光打印机的工作范围 .103.3、激光打印机的工作过程 . .11第四章、光学系统结构分析 .12 第五章、光学技术课程心得 . 13 参考文献 .14第一章、绪论1.1、光机电系统发展及现状从 2O 世纪 90 年代开始，光机电一体化技术引导着一场新的变革， 光机电一体化是由光学、 微电子、 信息和机械及
3、其他相关技术交叉与 融合而构成的综合性高新技术， 是诸多高新技术产业和高新技术装备 的基础。光机电一体化技术的特征是在机电一体化概念的基础上强调 了光、光电子、激光和光纤通讯等技术的作用，属于 21 世纪应 Hj 领域更为宽阔的机电一体化技术。光电子技术是在 20 世纪 6O 年代 激光器问世之后， 电子技术与瓜果女子技术的自然结合与扩展， 它不 仅拓展了传统电子技术的功能，并使之有更强的适应性。目前，信息 的探测、传输、存储、显示、运算和处理已由光子和电子共同参与来 完成。光通信、光存储和光电显示技术的兴起希 I 它们在近 20 年来 的飞速发展，已使人们认识到光电子学技术的重要性和它广阔的
4、发展 前景，并且成为光电子领域的支柱产业。光电子科学技术和产业在促进国家经济和科学持续发展中起着 巨大的作用，当今： 业化的世界各国无不把发展光电子技术列为国 家高技术重点发展目标。美国政府已将光子学确定为国家发展的重 点，认为光子学对国家安全与经济竞争有着深远的意义和潜力， 并把 光子学列为当前 2O 项关键技术之一。德国政府已确定光子学是 2l 世界初对保持德国在国际市场上先进地位至关重要的九大关键技术 之一。日本早在 1980 年，就成立了日本光产业技术振兴协会， 1981 年通产省就雄心勃勃地联合 l3 家大公司投入 13 大公司投入 13 亿美 元组建了光子技术研究所， 日本科技厅也
5、一再把量子波光技术列为重 大项目，予以支持。澳大利亚集团 10 个重要单位的力量成立了瓜果 女子联合研究中心， 重点开拓信心技术和新产品。 l986 年我国启动的 863 计划中，将光电子器件及其集成技术列为信息领域的三大主题之 一，光机电一体化技术也别列为国家十五高新技术重点扶持项目。 我 国光电子产业总产值已由 1995 年的 10 多亿美元发展到 2001 年的 1o0 亿美元。1.2、光机电系统发展趋势 光机电一体化是集机械、微电子、光学、控制、计算机、信息处 理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术发展和进步。 其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人格化、微型 化
6、、集成化、带源化和绿色化： 1 数字化微处理器和微控制器的发展 奠定了单机数字化的基础， 如不断发展的数控机床和机器人， 而计算 机网络的迅速崛起，为数字化制造铺平了道路，如计算机集成制造。 数字化要求光机电一体化产品的软件具有高可靠性和可维护性以及 自诊断能力，其人机界面对用户更加友好，易于使用，并且用户能根 据需要参与改进。 2 智能化赋予光机电产品一定的智能，使它具有人 的判断推理，逻辑思考，自主决策能力。例如在 CNC 数控机床上增 加了人一机对话功能，使之了智能 IO 通道和智能工艺数据库，给 使用、操作和维护带来了极大的方便。随着人工智能技术、神经网络 技术及光纤技术等领域取得的巨
7、大进步， 为光机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。大量的智能化光机电一体化产品不断涌现。现在， 模糊控制技术已经相当普遍，甚至还出现了混沌控制的产品。 3 模块 化由于光机电一体化产品种类和生产厂家繁多， 研制和开发具有标准 机械接口、 l 电气接口、动力接口、环境接口的光机电一体化产品单 元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、 电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的 控制单元， 以及各种能完成典型操作的机械装置。 这样可利用标准单 元迅速开发出新产品。 同时也可以扩大生产规模， 这需要制定各项标 准。一边各部件、 单元的匹配和接口。光机电一体化产品
8、模块化的发 展促进了新产品的开发，品种不断增多，花样不断翻新，缩短了开发 周期。以驱动为核心的驱动模块单元， 一伺服为核心的运动控制模块单 元，以两根单线把各功能单元连接起来的总线或现场总线等， 已形成 了标准化的产品。【2】第二章、激光打印机的介绍2.1、激光打印机的发展史激光技术出现于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
9、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。 激光打印机脱胎于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；但使用成本相对高昂。2
10、.2、激光打印机的工作原理懲光扫描部件电睪电线放:电灯定彫器墨壬O O电星电线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
11、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。在打印图文信息后，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。2.3、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%0，才能满足激光成像的技术要求。2.4、显像系统激光打印机是精密的机械系统，它利用光、电、
12、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 个步骤是围绕电子显像系统进行的。 【 3】第三章、激光打印机的工作3.1、激光打印机的工作条件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。 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
13、鼓进行曝光 。【4】3.2、激光打印机的工作范围产生激光的光源，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 离内没有散射和漫射。 高单色性。纯白光由七色光组成。高亮 度，有利于光束的集中。3.3、激光打印机的工作过程 开始时，硒鼓的所有部分都带有通过充电电晕线施加的正电荷， 该电晕线是一段有电流通过的电线。 （一些打印机使用充电辊而不是 电晕线，
14、但是它们的原理是相同的。 ）在硒鼓旋转时，打印机会放出 微弱的激光束通过硒鼓的表面，将某些点处的电荷释放掉。这样，激 光就以电荷图案的形式 “绘制” 出了要打印的字母和图像一幅静 电图像。此外，系统还可以以相反的形式工作即在负电荷背景上 绘制一幅正电荷图像。 在图案完成后， 打印机在硒鼓上涂抹带有正电 荷的墨粉一种极其微细的黑色粉末。 由于它带有正电荷， 所以墨 粉会粘附在硒鼓上带有负电荷的区域， 而不会粘在带有正电荷的 “背 景”上。这有点像在一个苏打水罐上用胶水写字，然后再把该罐子在 面粉中滚一下： 面粉只会粘在罐子上涂有胶水的部分， 因此最终会看 到用面粉书写的一条信息。 在粘上粉末图案
15、之后，硒鼓会在纸上滚 过，纸沿着下方的一条皮带进行运动。在纸运动到硒鼓的下方之前， 会通过转印电晕线（充电辊）带上负电荷。此电荷的强度大于静电图 像的负电荷，所以墨粉会被印到纸上。 由于纸的运动速度与硒鼓相同， 所以纸上会印有完全相同的图像图案。 为了将纸与硒鼓分离开， 在墨 粉转移到纸上后，会通过分离电晕线对纸立即进行放电第四章、光学系统结构分析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。 然后由打印机 驱动程序转换成
