新手指南 全面了解激光打印機結(jié)構(gòu)和原理
一、基本結(jié)構(gòu)
激光打印機是由激光器、聲光調(diào)制器、高頻驅(qū)動、掃描器、同步器及光偏轉(zhuǎn)器等組成，其作用是把接口電路送來的二進制點陣信息調(diào)制在激光束上，之后掃描到感光體上。感光體與照相機構(gòu)組成電子照相轉(zhuǎn)印系統(tǒng)，把射到感光鼓上的圖文映像轉(zhuǎn)印到打印紙上，其原理與復印機相同。激光打印機是將激光掃描技術(shù)和電子顯像技術(shù)相結(jié)合的非擊打輸出設(shè)備。它的機型不同，打印功能也有區(qū)別，但工作原理基本相同，都要經(jīng)過：充電、曝光、顯影、轉(zhuǎn)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，通過計算機軟件對其進行預處理。然后由打印機驅(qū)動程序轉(zhuǎn)換成打印機可以識別的打印命令(打印機語言)送到高頻驅(qū)動電路，以控制激光發(fā)射器的開與關(guān)，形成點陣激光束，再經(jīng)掃描轉(zhuǎn)鏡對電子顯像系統(tǒng)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(zhuǎn)實現(xiàn)。
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。當激光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鼓旋轉(zhuǎn)到載有墨粉磁輥的位置時，帶相反電荷的墨粉被吸附到感光鼓表面形成了墨粉圖像。
當載有墨粉圖像的感光鼓繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，到達圖像轉(zhuǎn)移裝置時，一張打印紙也同時被送到感光鼓與圖像轉(zhuǎn)移裝置的中間，此時圖像轉(zhuǎn)移裝置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，***輸出的就是打印好的文本或圖像。
激光打印機工作過程所需的控制裝置和部件的組成、設(shè)計結(jié)構(gòu)、控制方法和采用的部件會因廠牌和機型不同而有所差別，如：
①對感光鼓充電的極性不同。
②感光鼓充電采用的部件不同。有的機型使用電極絲放電方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。
③高壓轉(zhuǎn)印采用的部件有所不同。
④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激光束對感光鼓進行曝光。
不過他們的工作原理基本一樣。由激光器發(fā)射出的激光束，經(jīng)反射鏡射入聲光偏轉(zhuǎn)調(diào)制器，與此同時，由計算機送來的二進制圖文點陣信息，從接口送至字形發(fā)生器，形成所需字形的二進制脈沖信息，由同步器產(chǎn)生的信號控制9個高頻振蕩器，再經(jīng)頻率合成器及功率放大器加至聲光調(diào)制器上，對由反射 鏡射入的激光束進行調(diào)制。調(diào)制后的光束射入多面轉(zhuǎn)鏡，再經(jīng)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。
硒鼓表面先由充電極充電，使其獲得一定電位，之后經(jīng)載有圖文映像信息的激光束的曝光，便在硒鼓的表面形成靜電潛像，經(jīng)過磁刷顯影器顯影，潛像即轉(zhuǎn)變成可見的墨粉像，在 經(jīng)過轉(zhuǎn)印區(qū)時，在轉(zhuǎn)印電極的電場作用下，墨粉便轉(zhuǎn)印到普通紙上，***經(jīng)預熱板及高溫熱 滾定影，即在紙上熔凝出文字及圖像。在打印圖文信息前，清潔輥把未轉(zhuǎn)印走的墨粉清除 ，消電燈把鼓上殘余電荷清除，再經(jīng)清潔紙系統(tǒng)作徹底的清潔，即可進入新的一輪工作周期。#p#
二、歷史
激光打印機是60年代末Xerox公司發(fā)明的，采用的是電子照相(Electro-photo-graphy)技術(shù)。該技術(shù)利用激光束掃描光鼓，通過控制激光束的開與關(guān)使傳感光鼓吸與不吸墨粉，光鼓再把吸附的墨粉轉(zhuǎn)印到紙上而形成打印結(jié)果。激光打印機的整個打印過程可以分為控制器處理階段、墨影及轉(zhuǎn)印階段。
與針式打印機和噴墨打印機相比，激光打印機有非常明顯的優(yōu)點。(1)高密度。激光打印機的打印分辨率***為300dpi，還有400dpi、600dpi、800dpi、1200dpi以及2400dpi和4800dpi等高分辨率。(2)高速度。激光打印機的打印速度***為4ppm，一般為12ppm、16ppm，有些激光打印機的打印速度可以達到24ppm以上.(3)噪音低。一般在53dB以下，非常適合在安靜的辦公場所使用。(4)處理能力強。激光打印機的控制器中有CPU，有內(nèi)存，控制器相當于計算機的主板，所以它可以進行復雜的文字處理、圖像處理、圖形處理，這是針式打印機與噴墨打印機所不能完成的，也是頁式打印機與行式打印機的區(qū)別。
激光打印機究竟是如何打印出精美的文字與圖形的呢?其實激光打印機與影印機的打印過程基本相同。不同的是對于激光打印機而言，影像在打印動作發(fā)生之前就已經(jīng)產(chǎn)生了。首先，計算機把需要打印的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成計算機讀得懂的代碼，然后再把這些代碼傳送給打印機。這時，打印機語言再把這些代碼破譯成點陣的圖樣——這個破譯過程是相當重要的。優(yōu)秀的打印機語言所產(chǎn)生的點陣圖樣與顯示器屏幕上的圖樣完全一致，這種一致性就是激光打印機一直追求的“所見即所得(What You See Is What You Get)"。破譯后的點陣圖樣被送到激光發(fā)生器，激光發(fā)生器根據(jù)圖樣的內(nèi)容迅速作出開與關(guān)的反應，把激光束投射到一個經(jīng)過充電的旋轉(zhuǎn)鼓上，鼓的表面凡是被激光照射到的地方電荷都被釋放掉，而那些激光沒有照到的地方卻仍然帶有電荷。
舉例來說，如果在打印機語言所生成的位圖中，只有在第三行第三列處有一個圓點，其余部分都是空白，于是激光發(fā)生器便只在這個位置發(fā)出一束激光，照射到感應鼓上，其余位置激光發(fā)生器都保持關(guān)的狀態(tài)。這時感應鼓的表面只有第三行第三列處的那個點不帶電荷，而其余部分仍然保持充電的狀態(tài)，這時激光打印機有兩種處理方法：1.只對這個點進行上色，其余部分不上色(產(chǎn)生出白底黑點);2.只對其余部分上色，對這個點不上色(產(chǎn)生出黑底白點)。***種處理方法被稱為“寫黑”，第二種處理方法則被稱為“寫白”。很明顯，如果在這個例子中我們想以寫白的方式打印出一個黑點，那么我們必須讓激光照遍感應鼓表面除這個點之外的所有位置(注意激光的作用只是放電，而不是充電)，換句話說，也就是保證只有這個點帶電，其余部分的電荷都被激光釋放掉。在這種情況下，由于激光束必須照遍除這個點之外的所有區(qū)域，因此打印機需要相當一段時間才能打印出這個小小的黑點。在大多數(shù)環(huán)境中，打印機實際需要打印的部分最多只占整個頁面的三分之一，因此今天大多數(shù)激光打印機都采用寫黑的方式打印，這樣可以縮短激光掃描的時間。#p#
三、工作過程
當然，激光打印機的整個打印過程并不僅僅包括激光發(fā)生器和感應鼓，還有很多其他部件也都參與了打印作業(yè)。?
(1)打印機控制器: 打印機控制器負責接收從主機傳來的打印數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖像。打印機控制器需要處理很多程序，包括與主機通信、解釋主機的打印命令、格式化打印內(nèi)容(即準備創(chuàng)建圖像，包括設(shè)定紙張大小、邊頁、選擇字體等)、光柵化(創(chuàng)建點陣圖像)、***將圖像送往打印引擎。不同的打印機語言對控制器發(fā)出不同的命令，不同的生產(chǎn)廠商又使用不同的方法來設(shè)計他們各自的打印機控制器。
(2)打印裝置: 打印裝置是一組電子與機械相結(jié)合的系統(tǒng)，它能把打印機控制器生成的點陣圖形打印出來。打印裝置有自己的處理器，用來控制引擎與電路。一般說來，打印裝置由以下部件構(gòu)成：激光掃描裝置、感應鼓、硒鼓、顯影裝置、靜電滾筒、粘合裝置、紙張傳送裝置、清潔刀片、進紙器和出紙托盤。
激光掃描裝置有時也被稱為“光柵輸出掃描設(shè)備(ROS)”，包括一個激光發(fā)生器，旋轉(zhuǎn)鏡和一個透鏡。激光發(fā)生器把激光投射在感應鼓表面所有需要打印的點上，而在不需要打印的地方則保持關(guān)閉狀態(tài)(寫白式打印機則剛好相反)。激光發(fā)生器本身是固定的，激光束通過一個旋轉(zhuǎn)鏡來實現(xiàn)激光在感應鼓表面的橫向移動。激光發(fā)生器與旋轉(zhuǎn)鏡必須設(shè)計得極為精密，才能保證它們同步工作，并將激光準確地投射到正確的點位。激光在感應鼓表面的縱向移動則由感應鼓本身的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。?
感應鼓也稱“受光器”，或直接稱為“鼓”。感應鼓通常呈圓柱體，表面極為光滑。它的表面可以被靜電充電，這種靜電一遇到強光便會被釋放掉。在接觸到激光前，鼓的表面被靜電滾筒均勻地充電，當激光束投射到鼓的表面的某一個點時，這個點的靜電便被釋放掉，這樣在鼓的表面便產(chǎn)生一個不帶電的點。鼓以一種相對緩慢但又絕對恒定的速度旋轉(zhuǎn)，使激光能夠在鼓的表面形成連續(xù)的、沒有空隙的縱向投射。這樣旋轉(zhuǎn)鏡的橫向移動與感應鼓的縱向移動使激光在鼓的表面“寫”出了一個人們看不見的、不帶靜電的圖像。
硒鼓是用來盛碳粉的裝置。有些打印機的硒鼓與感應鼓裝在一起，被稱為“打印組件”。碳粉是從許多特殊的合成塑料炭灰、氧化鐵中產(chǎn)生的。碳粉原料被混合、熔化、重新凝固，然后被粉碎成大小一致的極小的顆粒。碳粉越細微，越均勻，所產(chǎn)生的圖像就越細致。在所有種類的碳粉中，惠普的Microfine碳粉顆粒比其他品牌的顆粒小20%到50%，因此在業(yè)界中享有極高的聲譽。
顯影裝置實際上就是一條覆蓋有磁性微粒的滾軸。這些帶有磁性的微粒附著在滾軸的表面，就像一個極為精細的“刷子”。這條滾軸分別與感應鼓和硒鼓緊靠在一起，當滾軸滾動時，滾軸表面的小顆粒先從硒鼓那里“刷”來一層均勻的碳粉，然后這些碳粉在經(jīng)過感應鼓時便被吸附到感應鼓的表面。寫黑式打印機的顯影裝置有對碳粉進行充電的功能，因為若想使碳粉只被感應鼓表面不帶有靜電的那部分(即被激光掃描過的點位)所吸附，必須使碳粉帶有電荷(對于寫白式打印機，這個過程完全相反)。這時鼓的表面吸附了碳粉，就形成了一個極為清晰的圖像，下一步的工作便是將這個圖像轉(zhuǎn)印到紙張上。
紙張傳送裝置紙張傳送裝置是激光打印機最重要的機械裝置。這個裝置通過兩根由馬達驅(qū)動的滾軸來實現(xiàn)對紙張的傳送。紙張由進紙器開始，經(jīng)過感應鼓、加熱滾軸等部件，***再被送出打印機。激光打印機中的滾動設(shè)備，如感光鼓、磁性滾軸和送紙滾軸的轉(zhuǎn)動必須是同步進行的，它們的速度必須保持一致才能確保精確的打印輸出。一般來說，這些滾軸都是以送紙裝置為中心，通過互相嚙合的齒輪來實現(xiàn)同速轉(zhuǎn)動。
粘合裝置紙張經(jīng)過傳送裝置經(jīng)過感應鼓時，鼓表面所附著的碳粉又被吸附到紙的表面，這時紙的表面雖然由碳粉形成了圖像，但是這些碳粉對紙張的吸附力并不很強，稍強一點的風就可以把這些碳粉吹離紙的表面。為了使碳粉***地附著在紙張表面，必須對碳粉進行粘合處理。我們知道，碳粉的原料是合成塑料炭灰，這種材料在高溫狀態(tài)下可以熔化。熔化后的碳粉再凝固，就可以***地粘在紙張表面，在激光打印機內(nèi)部有兩根緊靠在一起的非常熱的滾軸，它們的作用便是對從它們之間經(jīng)過的紙張加熱，使碳粉熔化從而粘合在紙張的表面。加熱后的紙張***輸出到打印機的出紙托盤，這時整個打印過程宣告結(jié)束。
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