激光打印机原理完整版

激光打印机原理

1．激光打印机概述

无论是黑白激光打印机还是彩色激光打印机，其基本工作原理是相同的，它们都采用了类似复印机的静电照相技术，将打印内容转变为感光鼓上的以像素点为单位的点阵位图图像，再转印到打印纸上形成打印内容。与复印机惟一不同的是光源，复印机采用的是普通白色光源，而激光打印机则采用的是激光束。

在激光打印机中，打印控制器的作用是与计算机通过接口或网络进行通讯，接收计算机发送的控制和打印信息，同时向计算机传送打印机的状态。打印引擎在打印控制器的控制下将接收到的打印内容转印到打印纸上。因此打印控制器和打印引擎的性能和质量影响了整个打印机的性能和质量，这也是目前市场上采用相同引擎的激光打印机产品出现性能差异的重要原因。

所有的打印控制器都是一台功能完整的计算机，它基本都包括了通讯接口、处理器、内存和控制接口4大基本功能模块，一些高端机型还配置了硬盘等大容量存储器。通讯接口负责与计算机进行数据通讯；内存用以存储接收到的打印信息和解释生成的位图图像信息；控制接口负责引擎中的激光扫描器、电机等部件的控制和打印机面板的输入输出信息控制; 而处理器是控制器的核心，所有的数据通讯、图像解释和引擎控制工作都由处理器完成。

由于各打印机采用的控制方式和控制语言不同，对打印控制器的配置和性能要求也不同，如采用PCL和PostScript 语言的打印机，由于计算机和打印机之间采用了标准的页面描述语言进行打印信息的传送，在打印机中要将接收到的来自计算机的使用标准语言描述的打印信息解释成打印引擎可以接收的光栅位图图像信息，打印控制器的性能和内存大小直接会对整个打印机的性能产生影响，因此这样的打印机对打印控制器中的处理器的速度和内存大小要求非常高。

而GDI打印机与采用页面描述语言的打印机有所不同，其在打印过程中，在计算机中完成打印内容到光栅位图图像信息的解释并直接传送到打印机中，因此打印机中的打印控制器主要是存储接收到的光栅位图图像，并控制打印引擎完成打印。由于不需要承担复杂的图像解释工作，GDI打印机对打印控制器的性能要求相对比较低。

2．黑白激光打印机的结构

附图打印引擎的结构

打印引擎的结构见附图，它包括了激光扫描器、反射棱镜、感光鼓、碳粉盒、热转印单元和走纸机构等几大部分组成。

从功能结构上，激光打印机分为打印引擎和打印控制器2大部分。激光打印机的打印引擎由Canon、Minolta、Xerox、Brother、Samsung、Hitachi等少数几个引擎生产厂商提供。而打印机厂商则是向引擎厂商购买或者定制打印引擎，根据引擎设计控制器和打印驱动，从而完成整个打印机的设计和生产。这就是形成目前激光打印机领域的打印引擎和打印整机2级市场的原因。

激光打印机中最重要的元件是感光鼓，即有机图像传导机构（简称OPC），整个打印过程都以感光鼓为中心，周而复始地动作的。黑白激光打印机工作的整个过程可以说是充电、曝光、显像、转像、定影、清除及除像等七大步骤的循环

3．黑白激光打印机工作原理

打印机属于外围设备，因此需要与计算机合作才能进行打印。在非网络环境中，打印机与计算机之间一般是通过一根打印电缆连接，这根电缆的一端是连接在打印机的电缆接口，而另一端则连接在计算机的打印端口，如LPT1。但在网络环境中，打印机则更多的是通过专用的打印服务器连接到网络。这两种连接方式的最大区别是打印数据的传输速度：当通过打印服务器与网络连接时，打印数据的传输速度要比通过打印电缆快上几百倍。3．1充电在感光鼓附近设有一根屏蔽的电晕丝，当感光鼓开始转动时，高压电源对其加数千伏的高压，电晕丝开始电晕放电，此时，电晕丝周围的不导电空气被电离，变成能导电的导体，使感光鼓表面带上正（负）电荷。

3．2感光当计算机向打印机发出打印命令之后，首先这些数据需要打印机语言进行“翻译”，即将这些数据转化成打印机能读得懂的语言。这个“翻译”过程就是由打印机语言来完成的。这个翻译过程的准确与否决定了最终的打印效果，因此打印机语言在整个打印过程中占有相当重要的地位。对于HP LaserJet激光打印机来说，HP PCL打印机命令语言翻译成对应的文字代码或图形的点阵图样，然后HP PCL再把这些代码上图样输送到激光打印机的最重要部件之一──激光器。激光器的形状有些类似于一台微型的放映机，它将激光束发送到一块多边的旋转镜上。激光器收到打印机语言传来的点阵图样后，便迅速地作出“开”与“关”的响应，而多边旋转镜的作用则是将激光反射到一个经过充电的旋转鼓上。激光可以消除静电，因此旋转鼓上那些经过激光照射的点就不再带有静电。

鼓表面被照射到的地方（即有文字或图像的地方）变成良导体，电荷流向地，也就是说被照射的地方电荷消失；文字或图像以外的地方未被激光照射，仍保留有电荷；这样以来在感光鼓表面就形成了不可见的文字或图像的电子潜像。这时激光打印机的旋转鼓上已经形成了一个看不见的图像：那些不带有静电的点实际上就是最终打印图像的“隐形图”。“隐形图”已经有了，下一步就是对这个“隐形图”进行上色。激光打印机的上色装置通常被称为硒鼓，它的主要功能是用来盛装碳粉。碳粉本身也带有静电，因此当旋转鼓经过硒鼓时，后者的碳粉颗粒便会吸附在前者表面那些不带有静电的点上。由于旋转鼓表面其它地方都还带有静电，因此带有同样静电的碳粉颗粒便不会在这些地方被吸附。

3．3显影显影也既是“显像”，就是用载体和着色剂（单成分或双成分墨粉）对电子潜像进行“着色”，墨粉带有电荷，

由于静电的作用，墨粉就会被吸附在感光鼓表面电子潜像区，使电子潜像变成可见的图像。

图4 墨粉被吸附在感光鼓表面，形成墨粉影像。

3．4 转印转印的原理也是静电感应作用。转印电极使纸张带有与墨粉图像极性相反的电荷，当纸张通过转印辊时，经显影后的图像就会转印到纸张上。

3．5定影定影就是固定图像的过程。图像从感光鼓上转印到纸上时，是吸附在纸面上的，并未被固定。当纸张从定影辊和压力辊之间经过时，受到定影辊内加热电极的烘干和压力辊的挤压作用，使墨粉融化渗入纸张纤维中，形成可永久保存的记录。3. 6消影在转印过程中，墨粉从感光鼓表面转印到纸上时，鼓面上多少会残留一些墨粉，为了消除这些残留的墨粉，在纸张下面安装了放电灯泡，其作用是消除感光鼓表面上的电荷，以便进一步彻底清扫残留墨粉。

4. 彩色激光打印机原理

4.1 彩色激光打印机与黑白激光打印机区别

彩色激光打印机的基本结构与黑白激光打印机相同，在打印控制器、接口、控制方式和控制语言方面完全相同，因此在数据传输、数据解释和打印控制流程方面也基本一样。

4．1．1 结构区别

从彩色激光打印机的结构上看，彩色激光打印机的耗材（需定期更换的部件）有：4个颜色的碳粉盒、1个感光鼓或感光带、1个充电单元、1个定影器、1个调和油盒和1个废墨瓶，其中碳粉盒是更换频率最高的耗材，感光鼓或感光带也是更换频率较高的耗材，同时也是价格最高的耗材。

但相对于彩色喷墨打印机，彩色激光打印机耗材的寿命非常长，从而使它的单页打印成本大大降低。

彩色激光打印机与黑白激光打印机最大的区别是在引擎结构上，彩色激光打印机采用了C（Cyan，蓝色）M（Magenta，品红）Y（Yellow，黄色）K（Black，黑色）4色碳粉来实现全彩色打印，因此对于一页彩色内容中的彩色要经过CMYK 调和实现，一页内容的打印要经过CMYK的4色碳粉各1次打印过程。从理论上讲，彩色激光打印机要有4套与黑白激光打印机完全相同的机构来实现彩色打印过程。

为了精简机构和节省成本，目前彩色激光打印机在结构上大都采用了4色碳粉盒的分离，其他的如走纸机构、感光鼓、定影单元等4色共用1套系统。因此在打印过程中，打印纸要在引擎中走4个完全相同的流程，只是在4个流程中分别实现一种颜色碳粉的转印，这也是目前大多数彩色激光打印机的彩色打印速度一般是黑白打印速度的四分之一的一个重要原因。

4．2彩色激光打印机的感光方式

彩色激光打印机使用的感光单元有2种形式，一种是在黑白激光打印机中使用的感光鼓方式，另一种是感光带方式。感光鼓方式较为简单，当处理一种颜色时，墨粉被吸附在感光鼓表面不动，接下来第二种颜色的墨粉再直接叠加到上面，之后是第三种、第四种，直到CMYK四种颜色墨粉统统都被吸附到感光鼓表面为止。然后，所有墨粉被一起转印到打印纸上加热固定。

感光带方式则与之不同，它在感光鼓旁边额外增加了一条转印胶带，处理某种颜色的墨粉时，墨粉会先从感光鼓转移到这条胶带上放置。然后感光鼓表面清洁完毕后处理下一种颜色的墨粉，同样，第二种墨粉也转移叠加到转印胶