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激光打印机原理

作者: 百度百科 来源: 百度百科本站 时间:2016年10月20日
  激光打印机工作过程所需的控制装置和部件的组成、设计结构、控制方法和采用的部件会因厂牌和机型不同而有所差别,如:

  ①对感光鼓充电的极性不同。

  ②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。

  ③高压转印采用的部件有所不同。

  ④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鼓进行曝光。

  不过,它们的工作原理基本一样。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。

  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:

  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。早期生产的激光打印机多采用氦-氖(He-Ne)气体激光器,其波长为632.8nm,其特点是 输出功率较高、体积大、是寿命长(一般大于1万小时)性能可靠,噪音低,输出功率大。但是因为体积太大,基本已淘汰。激光打印机都 采用半导体激光器,常见的是镓砷-镓铝砷(GaAs-GaAlAs)系列,所发射出的激光束波长一般为近红外光(λ=780纳米),可与感光硒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,是轻便型台式激光打印机的光源。

  激光扫描是用来产生非常小的高精度光点,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激光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,如都有一对PN结,当电压和电流加到激光二极管上时,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,形成一个“一”字点的横向排列,这就是我们所说的“点阵排列” ,是后面要讲“点阵图像”的技术基础。

  激光打印机的图文信息,亦是由点阵组成。印刷质量要求越高,组成一个字符的点阵亦 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。
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