激光打印机工原理及技术解析

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激光打印机原理与耗材技术解析

一．激光打印机工作原理

无论是黑白饥荒打印机还是彩色激光打印机，其基本工作原理是相同的，他们都采用了类似复印机的静电照相技术，将打印机内容转变为感光鼓上的以像素点为单位的点阵位图图像，再转印到打印机纸上形成打印内容。与复印唯一不同的是光源，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。

在工作过程中计算机先把需要的数据（打印控制器中光栅位图图像数据）转换为激光扫描器的激光束信息，通过反射棱镜对感光鼓照射，此时感光鼓在充电时它的鼓体表面（现在感光鼓表面涂层用的材料一般为TefLon-----聚四氟乙烯）充满了正电荷。

激光器射出的激光抵消了鼓体表面图像部分以外的正电荷，感光鼓体表面形成了以正电荷表示的与打印图像完全相同的图像信息。这时显影仓已经工作，磁棒上的碳粉颗粒带上了负电荷，随着感光鼓的转动正负电子相依的时候就把碳粉颗粒吸附到感光鼓体上（正负相吸），形成了感光鼓表面的碳粉图像。而打印纸在与干皇姑接触前就被一充电单元充满负电荷，而所带电压高于感光鼓上的，当打印纸走过感光鼓时，由于正负电荷互相吸引，感光鼓的碳粉图像就转印到打印纸上。经过热转印单元（定影过程的加热加压）使碳粉颗粒完全与纸张纤维吸附，形成了打印图像。

二．激光打印机工作过程解析

第一阶段数据交换系统

1．打印机控制器：

在激光打印机能够工作之前，它需要获得页面数据并计算机如何将这些数据列印到纸面上。这个工作由打印机控制器完成。打印机控制器是激光打印机的主要板载计算机。它通过某个通信端口（如：USB端口）与主机进行交谈。在打印作业开始时，激光打印机会与肌注一起确定数据的交换方式。控制器可能必须定期启动和停止主机，以便处理它已经接收到的信息。

2.打印机的接口和数据传输模式：

接口类型也就是指打印机与计算机之间采用的接口类型，通过这项指标也可以简介反映出打印机输出的速度快慢。目前市场上打印机产品的主要类型包括常见的并行接口、USB 接口以及网络接口。

并行接口：

并行接口又简称为“并口”，是一种增强了的双向并行传输接口。有点是不需要在PC 中用其他的卡，无限连接数码（只要你有足够的端口），设备的安装及使用容易。

USB接口：

USB 的全称是Universal Serial Bus 通用串行总线，USB支持插拔，也就是我们说的即插即用。使用USB 为打印机应用带来的变化则是速度的大幅度提升，USB 接口提供的连接速度比并口速度提高达到10倍以上，在这个速度之下打印文件传输时间大大缩减。目前绝大多数的桌面型激光打印机基本都配置了USB 接口。

3. 图像处理器：

在构造出数据之后，控制器就开始生成整个页面。它会设置文本边距，排列单词并放置所有图像。在页面排列完毕之后，光栅图像处理器会获取页面数据，既可以一次获取整个页面，也可以一部分一部分的获取，然后将页面分割成由微小点组成的阵列。正如我们将在下一节中看到的，打印机要求页面必须采用此格式，以便激光器能够将其写到感光鼓

上。

4.激光器组件：

由于打印机的激光系统负责面的绘制工作，因此它——或激光扫描组件——必须做到非常的精准。传统的激光扫描组件包括：激光器，一面可移动的镜子，一组透镜。激光器接收页面数据——组成文本和图像的小点——一次接收一个水平行。

激光组件只在一个平面上沿水平方向移动。在每次进行水平扫描之后，打印机会将感光鼓移动的一个刻度，以便激光器组件可以绘制下一行。

激光打印机的工作方式有些类似与影印机，但在某些方面存在显著差异。最显而易见的差异是图像的来源：影印机通过图像发射的光线来扫描图像，二激光打印机则以数字格式接收图像数据。

第二阶段：激光扫描系统

激光扫描系统主要由激光器、反射镜、多面转镜、广角聚焦镜、同步器和声光偏转调制器等组成。

1.激光器

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、便于调制和偏转得点。常用的激光器有氦—氖气体激光器和半导体激光器。

2.声光偏转调制器：

激光调制器的工作原理是利用声光效应产生衍射光栅，当激光束照射到超声媒质（如晶体、玻璃）中时，激光束即产生衍射，衍射光强度及方向会随超声波的频率及强度而变化，即所谓的声光效应。

3.激光扫描器

调制后的激光束要完成横向和纵向扫描，才能在感光硒鼓上产生完整的文字与图像，纵向运动是依靠感光硒鼓的旋转来完成的，而扫描器的横向运动则由扫描器来完成。4.光路系统

光路系统的作用是使扫描器产生的扫描光束集成规定的大小，并在感光鼓上机型匀速直线运动，光路系统根据透镜处于扫描器的前后位置不同，分为物镜前型和物镜后型两种形式。但物镜后型在扫描较大图形时失真严重，故大多数激光打印机采用物镜前型光路系统，由多个透镜组合在一起构成广角聚焦镜光路系统。

第三阶段：电子成相显影系统

激光打印机是精密的机械系统，它利用光、电、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，或故称为放电成像法。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影系统进行的。由于电子现象系统所采用显影剂的不同（磁性显影剂和非磁性显影剂），我们就把大致可以把电子显影系统分为磁性显影和非磁性显影系统两种。

1. 充电：

充电既是对感光鼓进行充电，对感光鼓表面施加一层均匀的负电荷，使得感光鼓表面产生一层均匀的负电势层并维持这个常数电势。感光鼓表面光导体材料在不见光的情况下为绝缘体，呈中性状态，不带有任何电荷。要实现在光导体表面的静电潜像，首先必须要在光导体表面进行充电。激光打印机对感光鼓充电的方法，因机型不同才采用的具体充电方法也有不同。

充电:

恒定的电流通过充电辊 PCR

(Primary Charge Roller) 给感光

鼓OPC 表面均匀充上负电荷

消电:

充电辊PCR 同样将感光鼓表面残

留电荷清除. P C

OPC

残留电荷