激光打印機畢業(yè)設計---機電一體化產品激光打印機系統分析

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計（論 文）</p><p>　　畢業(yè)設計題目：機電一體化產品激光打印機系統分析</p><p>　　學生姓名： 　 　　　　 </p><p>　　學 號： 　　　 　 </p><p>　　系　　別： 機電工程系

2、 </p><p>　　專　　業(yè)： 機電一體化 </p><p>　　指導教師： xx 專業(yè)技術職務：高級工程師</p><p><b>　　二〇一〇年七月</b></p><p><b>　　摘要 ： </b><

3、/p><p>　　激光技術出現于60年代，真正投入實際應用始于70年代初期。最早的激光發(fā)射器是充有氦-氖（He-Ne）氣體的電子激光管，體積很大，因此在實際應用中受到了很大限制。70年代末期，半導體技術趨向成熟。半導體激光器隨之誕生，高靈敏度的感光材料也不斷發(fā)現，加上激光控制技術的發(fā)展，激光技術迅速成熟，并進入了實際應用領域。以美國、日本為代表的科研人員，在靜電復印機的基礎上，結合了激光技術與計算機技術，相繼研制出半

4、導體激光打印機。這種類型打印機的打印質量好、速度快、無噪音，所以很快得到了廣泛應用。 　　90年代初，美國惠普公司和日本佳能公司生產的激光打印機，打印速度可達到每分鐘8頁，打印精度為600DP1。其中惠普公司的分辨率增強技術（Resolution Enhancement Techno1ogy）及PCL打印機語言，已成為世界標準。激光打印機按其打印輸出速度可分為三類：即低速激光打印機(每分鐘輸出10～30頁)；中速激光打印機(每分鐘輸出

5、40～120頁)；高速激光打印機(每分鐘輸出130～300頁)。現在激光打印機仍以惠普、佳能、愛普生占據主要市場，此外，還有利盟(Lexmark)、施樂、松下</p><p>　　關鍵字：Resolution Enhancement Techno1ogy、激光技術、PLC</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要

6、.......................................................................................................</p><p>　　引言............................................................................................

7、............1</p><p>　　1基本結構...........................................................................................2</p><p>　　2基本原理...........................................................

8、...............................2</p><p>　　3激光器的工作原理和結構.........................................................3</p><p>　　4感光鼓的工作原理和結構 ........................................................5&l

9、t;/p><p>　　5 數據轉譯和傳遞…………………………………………………………………………………….…6</p><p>　　5.1數據轉移………………………………………………………………………………………..…6</p><p>　　5.2數據傳遞………………………………………………………………………………………..…7</p><p>

10、　　6光柵或點陣潛像的生成……………………………………………………….……7</p><p>　　6.1聲光調制器..........................................................................................8</p><p>　　6.2掃描器...............................

11、..................................................................9</p><p>　　6.3 同步器...............................................................................................10</p><p>　　6.4

12、 光學系統............................................................................................10</p><p>　　7 電子顯像系統.................................................................................10</p&

13、gt;<p>　　7.1 充電...................................................................................................11</p><p>　　7.2掃描曝光...................................................................

14、..........................11</p><p>　　7.3顯影....................................................................................................12</p><p>　　8 轉印和消電系統..............................

15、..............................................14</p><p>　　8.1 轉印裝置.............................................................................................14</p><p>　　8.2 消電裝置...............

16、..............................................................................14</p><p>　　9 加熱定影系統.................................................................................14</p><p><b

17、>　　9.1加熱輥</b></p><p>　　……………………………………………………………………………………………………………….15</p><p>　　9.2 加熱燈..............................................................................................15<

18、/p><p>　　9.3 壓力膠輥...........................................................................................16</p><p>　　9.4 溫度控制器（熱敏電阻）..............................................................

19、......16</p><p>　　9.5 熱保護器（熱敏開關...........................................................................16</p><p>　　10 清潔系統.....................................................................

20、..................16</p><p>　　10.1 刮板清潔.........................................................................................17</p><p>　　10.2 毛刷清潔.............................................

21、.............................................17</p><p>　　10.3 廢粉收集倉......................................................................................17</p><p>　　11 機械傳動系統....................

22、.........................................................18</p><p>　　11.1 吸引式電磁離合器............................................................................18</p><p>　　11.2 摩擦式電磁離合器...........

23、.................................................................18</p><p>　　11.3 傳感器............................................................................................18</p><p>　　12 電子

24、控制系統............................................................................19</p><p>　　12.1 供電電路........................................................................................19</p><

25、p>　　12.2 接口電路........................................................................................19</p><p>　　12.3 主控制電路.................................................................................

26、...19</p><p>　　12.4 掃描驅動電路.................................................................................19</p><p>　　12.5 主電機驅動電路...............................................................

27、...............19</p><p>　　12.6 高壓轉印電路.................................................................................19</p><p>　　13 打印機控制器：通信...................................................

28、.........20</p><p>　　14 打印機語言................................................................................20</p><p>　　15 單片機原理.................................................................

29、...............21</p><p>　　16 PLC原理......................................................................................34</p><p>　　16.1 打印機并行接口.................................................

30、............................34</p><p>　　16.2 PLC與打印機的接口連線.................................................................35</p><p>　　16.3 程序說明...................................................

31、....................................35</p><p>　　17 傳感器轉化原理.....................................................................17</p><p>　　總結.....................................................

32、................................................41</p><p>　　致謝.....................................................................................................42</p><p>　　參考文獻...............

33、............................................................................42</p><p>　　附錄....................................................................................................43</p><

34、;p>　　1 外部三視圖.....................................................................................43</p><p>　　2局部屏幕零件拼裝過程圖...................................................................43</p>&l

35、t;p><b>　　機電一體化激光</b></p><p><b>　　打印機系統分析</b></p><p>　　專業(yè)：機電一體化 班級：2班</p><p>　　姓名：曹謙 指導老師：xx</p><p><b>　　引言</b></p>&

36、lt;p>　　激光打印機是由激光器、聲光調制器、高頻驅動、掃描器、同步器及光偏轉器等組成，其 作用是把接口電路送來的二進制點陣信息調制在激光束上，之后掃描到感光體上。感光體與 照相機構組成電子照相轉印系統，把射到感光鼓上的圖文映像轉印到打印紙上，其原理與復 印機相同。激光打印機是將激光掃描技術和電子顯像技術相結合的非擊打輸出設備。它的機 型不 同，打印功能也有區(qū)別，但工作原理基本相同，都要經過：充電、曝光、顯影、轉印、消電 、清潔

37、、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。然后由打印機驅動程序轉換成打印機可以 識別的打印命令（打印機語言）送到高頻驅動電路，以控制激光發(fā)射器的開與關，形成點陣 激光束，再經掃描轉鏡對電子顯像系統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實現。</p><p>　　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

38、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，到達圖像轉移裝置時，一張打印紙也同時被送到感光鼓與圖像轉移裝置的中間，此時圖像轉移裝置在打印紙背面施放

39、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，最后輸出的就是打印好的文本或圖像。 </p><p>　　1 基本結構　　激光打印機是由激光器、聲光調制器、高頻驅動、掃描器、同步器及光偏轉器等組成，其作用是把接口電路送來的二進制點陣信息調制在激光束上，之后掃描到感光體上。感光體與照相機構組成電子照相轉印系統，把射到感光鼓上的圖文

40、映像轉印到打印紙上，其原理與復印機相同。激光打印機是將激光掃描技術和電子顯像技術相結合的非擊打輸出設備。它的機型不同，打印功能也有區(qū)別，但工作原理基本相同，都要經過：充電、曝光、顯影、轉印、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。然后由打印機驅動程序轉換成打印機可以識別的打印命令（打印機語言）送到高頻驅動電路，以控制激光發(fā)射器的開與關，形成點陣激光

41、束，再經掃描轉鏡對電子顯像系統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實現?！　「泄夤氖且粋€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</p><p>　　3 激光器的工作原理和結構 </p><

42、p>　　我們通常把發(fā)光的物體叫做光源，如太陽、電燈、燃燒的蠟燭等。光具有能量，它可以使物體變熱，使照相底片感光，這就是能的轉換現象。光能含在光束中，光束射入人的眼睛，才引起人的視覺，所以我們能夠看到光源發(fā)射的光。那么我們?yōu)槭裁催€能看到不發(fā)光的物體呢？是因為光源發(fā)射的光照射到它們，不發(fā)光的物體受光后，向四面八方漫反射的光射入了我們的眼睛，所以我們也能看到不發(fā)光的物體。 　　產生激光的光源，和普通的光源明顯不同。如普通白熾燈光源是通

43、過電流加熱鎢絲的 原子到激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的原子不斷地自發(fā)輻射而發(fā)光。這種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，也就不能應用于激光打印機。激光打印機所需要的 激光光束必須具有以下特性：　　</p><p>　?、俑叻较蛐浴０l(fā)出的光束在一定的距離內沒有散射和漫射。　　</p><p>　?、诟邌紊?。純白光由七色光組成。</p><p>　?、?/p>

44、高亮度，有利于光束的集中并帶有很高的物理能量。</p><p>　?、芨呦喔尚裕菀庄B加和分離。 激光器是激光掃描系統的光源，具有方向性好、單色性強、相干性高及能量集中、便于 調制和偏轉的特點。 早期生產的激光打印機多采用氦-氖（He-Ne）氣體激光器，其波長為632．8μm，其特點是 輸出功率較高、體積大、是壽命長（一般大于1萬小時） 性能可*，噪音低，輸出功率大。但是因為體積太大，現在基本已淘汰?，F代激光打印

45、機都 采用半導體激光器，常見的是鎵砷-鎵鋁砷（CaAs-CaAlAs）系列，所發(fā)射出的激光束波長一般為近紅外光（λ＝780μm），可與感光硒鼓的波長靈敏度特性相匹配。半導體激光器體積小、成本低，可直接進行內部調制，是輕便型臺式激光打印機的光源。 激光掃描是用來產生非常小的高精度光點，用于高質量的文字及圖像的印刷，常用的激光掃描系統工作原理是：在工作物質兩端設置兩塊相互平行的反射鏡（柵極），這兩塊反射 鏡之間構成了一個諧振腔。諧振

46、腔的一塊反射鏡為全反射鏡，另一塊為半反射鏡，當工作物質受激，原子自發(fā)輻射的光子在諧振腔內不斷地來回反射，輻射出的光子不斷增加。當諧振 腔內疊加的光子增加到一定量時，就會穿透半反射的反射鏡面發(fā)出一束非常強的光，這就</p><p>　　現代所用的半導體激光器，通常采用激光二極管，它的原理與普通的二極管極為相似， 如都有一對PN結，當電壓和電流加到激光二極管上時，P型半導體材料中的空穴和N型材料中 的自由電子產生相對

47、運動， PN結處載流子的密度增加非常大，自由電子和空穴重新復合， 因而產生受激輻射，釋放出具有激光特性的光子，由激光器諧振腔內的反射鏡反射，透過激光孔和孔內聚焦鏡，射出激光束。</p><p>　　從激光的產生可以看出，一條激光束只包括一種主要波長的光線，它是單色的。每一條光線都沿一個方向傳播，以相互疊加的方式結合，我們稱之為"相干性"。這個特性使激光以一條極細的光束射到一個靶上，而幾乎沒有散

48、射。而每條激光束就像槍膛里射出的子彈 ，每顆子彈只能在靶上打一個孔。如果要打出一個"一"字，就要射出很多的子彈，沿"一 "字方向打出很多的孔，形成一個"一"字點的橫向排列，這就是我們所說的"點陣排列" ，是后面要講"點陣圖像"的技術基礎。</p><p>　　激光打印機的圖文信息，亦是由點陣組成。印刷質量要求越高，

49、組成一個字符的點陣亦越多。激光掃描的點陣形成有四種方法。單線掃描：將一行字符的每一行的點陣信息，送至掃描器中進行掃描，稱為單線掃描。多線順序偏轉掃描：高頻信號發(fā)生器依次產生 9個不同的頻率，依據布雷格衍射原理，它們在偏轉調制器中會產生9條偏轉角不同的掃描線 ，接著轉鏡旋轉一個微小角度，掃描出從左至右的點陣信息。由于這種方法只需轉鏡轉過一個微小的角度，它相當于單線掃描方法的1／132，即可形成1個字，故又稱小光柵掃描。 多線同時偏轉掃描：

50、是指在高頻驅動電路中同時產生9個不同的頻率，經合成后送至偏轉 調制器中。多線同時偏轉多次掃描：這種方法與多線同時偏轉掃描屬同一類，只是從1個字符的形成上有所區(qū)別。即在掃描高點陣字符時，一個完整的字符是分成多次掃描完成的。 圖形信息的點陣形成與字符的點陣形成基本相似。4 感光鼓的工作原理和結構</p><p>　　感光鼓是激光打印機的核心部件。它是一個光敏器件，主要用光導材料制成。它的基本工作原理就是"

51、光電轉換"的過程。它在激光打印機中作為消耗材料使用，而且它的價格也較為昂貴。 光敏半導體有半導體的共性，如受熱激發(fā)，摻雜后改變電導率等。此外，它還具有其他半導體不具有的"光導電"特性。 光敏半導體受光照射后，它的電導率可以上升幾個數量級。從能帶上講，它的價帶中 的電子吸收了光的能量后，躍入導帶，產生電子-空穴對。這種由光照產生的電子-空穴對，稱為"光生載流子"。光敏半導體內產生的&quo

52、t;光生載流子"增多，它的電導率就上升。這種 受光照射后提高的電導率稱為"本征光電導率"。 實際應用中，光敏半導體材料需經過摻雜后，才能制成激光器使用的半導體材料。所以除了有本征光電導率外，還必須具有光激發(fā)雜質能級上的電子或空穴形成的雜質光電導率 的性質。在有些光敏半導體中，"雜質光電導率"起主光敏半導體受光照射后，會不同程度地改變物體內的"載流子遷移率"（遷移率是載

53、流 子的遷移速度與外電場的比值）。標志物體的導電能力的"電導"，等于載流子密度乘以遷 移率。遷移率上升，電導提高，電導率由本征光電導率、雜質光電導率和遷移率的值</p><p>　　實際應用的各種光導體對光的敏感程度都不一樣。光導體的電導率與它對光的敏感程 度成正比。所以光感對光導體的導電性影響很大。光導體對光的光感度是不一樣的。某一種光導體，只對某一區(qū)域光譜的光的光感度高， 離開了這一區(qū)域，

54、則可能喪失光感度。</p><p>　　光敏半導體在與它適用的光波長范圍內，會對光形成一個吸收峰值。在這個峰值范圍內光電導效果最佳。它還與光的照度有關系。照度越高，產生的載流子越多，光電導率就越高。然而每種光導體的特性各異，所以在相同條件下，達到相同的光電導率指標所需要的照度是不同的。</p><p>　　目前感光鼓常用的光導材料有硫化鎘（CdS）、硒-砷(Se-As）。有機光導材料（op

55、c）等幾種。制作感光鼓用的光導材料， 應具備以下特性：</p><p>　　①耐磨性好。光導體表面要有一定的硬度，要能承受顯影轉印和清潔過程 中的機械磨損。如果感光鼓（光導體）被磨損或劃傷，將導致打印質量的下降或破壞感光鼓 ，磨損嚴重時只有報廢。在實際的工作中，因磨損、劃傷而報廢的感光鼓最多?，F在一種新型的長壽命的陶瓷感光鼓（a-Si）已經得到了應用，可打印30萬張以上。</p><p>

56、　?、跍囟确€(wěn)定性好 。光導體的性能容易受溫度的影響，所以，在激光打印機性能中特別強調使用環(huán)境要有合適的溫度與濕度，否則會影響打印質量。</p><p>　　③光電導性好。 光電導性是感光鼓的重要指標，它直接影響到打印質量的好壞。因為感光鼓連續(xù)工作在充電、放電的循環(huán)過程中，要求充電時電位上升快，表面飽和電位比應用電位要高；否則 ，初始電位上不去，也將影響打印質量。充電后的感光鼓暗衰減要小，否則保持不往表面電位，不能

57、形成必要的電位差潛像。感光鼓曝光后放電要快，即光衰迅速。放電越徹底越好 。因為剩余電位的多少，既影響潛像的反差，又會帶來打印品的"底灰"。</p><p>　?、苣推凇８泄夤脑谑褂玫倪^程中，打印機要對其進行反復充電，因而要具有良好的耐疲 勞性能，在規(guī)定的壽命時間內，打印質量不能因連續(xù)使用而下降。感光鼓的光導特性穩(wěn)定性 要好，應滿足連續(xù)使用的要求。</p><p>　　

58、激光打印機使用的感光鼓，一般為三層結構。第一層是鋁合金圓筒（導電層），第二層是 在圓筒表面上采用真空蒸鍍的方法，鍍上一層 光導體材料（光導層），第三層是在光導材料的外面再鍍一層絕緣材料（絕緣層）。有的感光鼓為了更好地釋放電荷，在光導層與鋁合金導電層中間，加鍍一層超導材料， 以使電荷更迅速地釋放。</p><p>　　感光鼓表面的絕緣層，一是為提高耐磨性能，增加使用壽命；二是為光導層提供保護， 防止光導體的磨損，保

59、持光導體的光電導特性。</p><p>　　導電層鋁合金筒與激光打印機的地線相連，使曝光后的電位迅速釋放。它是一個精度非常高的圓筒，在運轉的過程中，能保持勻速運轉及保持均勻電荷。5數據轉譯與傳遞 5.1 數據轉譯：要打印完整的文字、圖像，除激光打印機本身的功能外，還必須通過計 算機把要打印 內容，即文字或圖像用文字處理軟件或圖形處理軟件，編輯成具有一定格式的計算機語言。 其描述的內容都是由計算機編輯軟件

60、決定，與激光打印機沒有任何關系。當我們選定了打印 機命令，并按下確定打印按鈕后，計算機把編輯好的數據通過打印機接口傳送給打印機，由打印機驅動程序把打印的內容進行解釋，并轉換成打印機可以識別的語言（也叫打印機語 言），由打印機按照自己的語言打印出已經編輯好的文字或圖像。</p><p>　　不同型號的激光打印機，打印語言不同，所使用的驅動程序也不同。當然也有可兼容 的打印機驅動程序?，F在生產的激光打印機，普遍采用標

61、準打印語言PCL5或PCL6語言。</p><p>　　5.2 數據傳送：打印機與計算機之間的通訊傳送端口有很多種，比較常見的是"串口" 或"并口"。EP P/ECP（Enhanced ParalleI Port／Extended Capabilities Port）稱為增強型/擴展型并口。"串口"由于速度較慢，一般很少采用。其他如SCSI接口，因速度快

62、，大都用在較 高檔的打印機上。還有的打印機采用視頻接口（VDO）方式與計算機通訊，通訊方式與其他 接口不同，它傳送的不是數據，而是激光束流，速度更快。它的數據是由另外一塊"視頻轉 換卡"來完成，但因它與計算機共亨內存，要求計算機有足夠的緩存空間。一般印刷排版行 業(yè)采用此種接口的打印機較多。有的高檔打印機帶有多種接口，可同時接多臺計算機。現在 生產的很多打印機配備速度更快的USB接口。</p><p

63、>　　當打印控制器從計算機接收數據之后，打印機一般采取兩種工作方式：一種是把數據直接送給解釋器執(zhí)行打印，稱為"段工作方式"，這種方式工作的打印機不需要很多的緩存 和內存，普通型的打印機多采用此種工作方式。另一種是把傳輸的數據存儲在打印機內部的 硬盤中，待使用時可隨時打印出來，也稱為"池工作方式"，很多高檔打印機使用這種工作 方式。它的優(yōu)點是當許多用戶共享一臺打印機時，可同時發(fā)出打印命令而不必

64、等待，并可節(jié) 省數據通訊傳輸的等待時間，但其價格也較貴。</p><p>　　6光柵或點陣潛像的生成 激光打印機打印出的文字或圖像，如果在放大鏡下觀察，就會發(fā)現文字或圖像是由很多的 白點和黑點組成（也叫點陣圖形），與普通的點陣式打印效果相似。前者是通過控制激光 束的開與關實現點陣排列，而后者則是通過打印針擊打來實現點陣排列。</p><p>　　光柵圖像是一種視頻數字圖像，需要打

65、印機中的光柵轉換器把視頻數據進行光柵化處 理，轉換成打印機使用的點陣圖像打印，所謂光柵圖像是由獨立的點所組成的圖像。如報紙 上印的或電視屏幕上顯示的圖像就是光柵圖像。</p><p>　　激光打印機的點陣排列是由二進制數據組成的方陣控制，每個點對應一個二進制數位， 由運算控制器控制激光器向感光鼓表面射出一束激光，稱為"曝光"，被曝光的"點" 稱為"像素點"

66、;。要打印一個文字或一幅圖像，需要很多的"像素點"組成。因此，單位面 積內像素點的數目越多，打印的分辨率就越高。如果一個激光掃描裝置，沿感光鼓軸向水平 表面，射出每英寸300個點，并且感光鼓由主電機帶動按照1／300分勻速旋轉，那么，激光 打印機就能以每平方英寸300×300DPI的分辨率打印出文字或圖像?，F在，高檔的激光打 印機的輸出精度可以達到2400DPI。由像素點形成點陣圖像，還要經過聲光調制器、高

67、頻驅 動器、掃描器同步器和光學系統共同完成。 6.1聲光調制器</p><p>　　大家知道，電視機接收到的圖像和聲音是由電視臺將聲光信號調制為電信號發(fā)射出來的。電視機接收到電信號再經過解調，還原成圖像和聲音。激光打印機激光器射出的光束 也載有數據信息，這些信息的轉換過程也類似于電視機信息傳遞過程。只是此過程是由聲光 調制器轉換的。聲光調制器的調制頻率可達30MHz左右，特性穩(wěn)定，因此大多數的激光打 印機

68、都采用這種調制器。聲光調制器的工作原理是利用聲光效應所產生的布雷格衍射的特 點，實現對激光束傳播方向的控制。激光束欲完成圖文信息的映像任務，必須用圖文信息進 行調制，恰如電視臺將圖像及聲音信號調制到無線電波上去，方能在電視機中解調出圖像與聲音信號一樣。聲光調制器的工作原理，是利用聲光效應產生布雷格衍射，若在玻璃及晶體 等超聲媒質中產生超聲波，便將引起周期性的折射率變化，而成為相位型衍射柵，光柵常數 等于超聲波波長，當激光束射到超聲媒質中

69、時，激光束即產生衍射，衍射光的強度及方向會 隨超聲波的頻率及強度而變化，即為聲光效應。</p><p>　　當向玻璃或晶體發(fā)射超聲波而產生反射，由入射角折射的光線傳播而形成相位變化的衍射光 柵，光柵常數等于超聲波的波長λ。如果激光束射入超聲媒體中，激光束就會產生衍射，衍 射光的強度和方向隨超聲波的頻率和強度的變化而變化，這就是聲光效應。根據波干涉的加 強條件，入射光和衍射光的方向滿足布雷格方程：</p>

70、;<p>　　θi=θd=θB　　sinθB=λ/2A=λf/2v (v=fA)</p><p>　　式中：θi：入射光與超聲波面的夾角；λ：光在介質中的波長；θd： 衍射光與超聲波面的夾角；A：超聲波波長；θB：布雷格角；f：超聲波頻率。 θB很小時，sinθB≈θd，則方程可簡化為：θi=θd=θB=λf/2v，當衍射光和入射光的夾角為α時，則：α=θi+θd=2θB=λf/v。 式中α為偏轉

71、角，它與超聲波的頻率成正比。改變超聲波頻率f,就可以改變偏轉角α，從而達到控制激光束方向的目的。</p><p>　　按布雷格衍射理論，當超聲波維持一種頻率的高頻信號時，入射的激光束除產生一條0 級光外，還產生一條1級衍射光。0級光控制同步器和高頻信號的起停，1級衍射光對感光 鼓曝光形成像素點。</p><p>　　布雷格衍射在超聲波只有一種高頻信號時入射的激光束除產生未偏轉的0級光外，尚

72、產生 一條1級衍射光，聲光調制器在改變光束的傳播時，還使0級及1級光的強度隨調制信號而變化，若有若干個不同的高頻正統波被加到換能器上，則能產生若干條衍射光，稱這種現象為 多頻衍射。在激光打印機中，高頻驅動電路的作用，即是產生多個高頻正弦波信號，供聲光調制器使用。典型的高頻信號源，可產生9個高頻信號，經聲光器件產生9條衍射 光。這9條高頻信號頻率應穩(wěn)定，波形失真小，在相加電路中相加到一起送往換能器時，需各個頻率的信號相互影響小，不產生畸變

73、，以便保證經衍射后的衍射光有較好的線性。 6.2掃描器</p><p>　　要使經過聲光調制器后的激光束在感光鼓上產生文字或圖像，激光束需要完成橫向 和縱向兩個方向的運動，不能依*激光器運動來實現，因為由光電器件運動而帶來的振動會 影響激光束的精度。所以激光打印機的激光器采用固定式結構，而由一個多面旋轉的反射鏡 來完成激光束橫向掃描，依*感光鼓的旋轉實現縱向掃描。</p><p>

74、;　　欲使經調制后的激光束在感光硒鼓上產生文字與圖像，尚應完成橫向（沿打印紙行的方向）及縱向兩個方向運動?？v向運動是依*硒鼓的旋轉來完成，而光束的橫向運動則由掃描 器來完成。按工作方式掃描器分聲光式、電光式、檢流計式及轉鏡式等。鑒于轉鏡式掃描 器有掃描角度大、分辨率高、光能損耗小及結構簡單等優(yōu)點，而被廣泛用于激光打印機中。為了減少多面鏡旋轉時產生的非線性誤差，轉鏡的幾何精度的誤差及轉鏡驅動電動機轉速不穩(wěn)等，引起的縱向間距和字符的軌跡不均

75、勻等缺點，一般在掃描器中還裝有一個同步信 號傳感器。此傳感器是使用布雷格衍射產生的0級光，不產生偏轉，從而經多面轉鏡反射后具有照射位置固定的特點，將其作為同步信號，用來控制高頻信號發(fā)生器的起停，可保證 掃描間距一致，消除上述誤差。</p><p>　　為使掃描器產生的掃描光束集成規(guī)定的大小，并在感光鼓上進行勻速直線運動，應采用較 好的光路系統。光路系統根據透鏡處于掃描器的前后位置，分物鏡前／后型兩種形式，由于物鏡

76、后型在掃描較大圖形時失真嚴重，很少采用。物鏡前型掃描線較直，但亦有失真，由于后來生產的激光打印機中，采用多個透鏡組合在一起的廣角聚焦鏡，焦距為300mm，多面 轉鏡的物距為37mm，失真度僅為0．0011%，已能完全滿足激光成像的要求。</p><p>　　激光打印機用的多棱掃描器（鏡），一般有二面鏡、四面鏡、六面鏡三種，由掃描電機 帶動旋轉，完成橫向的掃描運動。它是保證激光打印機打印精度的關鍵部件。 掃描器完成

77、橫向掃描的原理為： 我們設定MN為掃描器的一個鏡面。當入射激光束射到MN面的A點上時，若入射角 為θ?i，則反射光束以反射角θ?d反射出來，θ?i=θ?d，當MN轉過一個角度φ，而入射光束方向不變，則反射光束轉過2φ，也就是反射光束以MN的兩倍角旋轉。如果P為反射光 點在感光鼓的一端，而P1為反射光點，在感光鼓的另一端就完成了對感光鼓的橫向掃描， 當然掃描器的旋轉速度是極快的，所以P～P?1之間也形成很多的反射激光束點。 當主電機帶動感

78、光鼓旋轉，同時也完成縱向掃描的反射激光束點，就這樣最終完成文字或圖像的點陣排列。</p><p><b>　　6.3 同步器</b></p><p>　　掃描器在掃描電機的帶動下飛速旋轉，由于掃描電機旋轉時產生的非線性失真及掃描 器幾何精度的誤差，會引起縱向間距和字符軌跡不均勻。在掃描系統中，裝有一個同步信號 傳感器，同步傳感器利用布雷格衍射產生的0級光不發(fā)生偏轉的性

79、質，經過掃描器（鏡）反 射后，照射同步傳感器的吸收窗轉換為同步信號，用它來控制高頻信號發(fā)生器的起停，從而 保證掃描問距的一致，消除誤差。</p><p><b>　　6.4 光學系統</b></p><p>　　為使掃描器反射產生的激光束，聚集形成規(guī)定大小的光點，消除光束傳播過程中的漫射，需要用一組光學透鏡對光束進行調制，提高掃描精度。它包括：弧面透鏡、球面透鏡、 反

80、射鏡。這組透鏡只有將激光束校正失真度為0．1‰，才能滿足激光成像的技術要求。 7 電子顯像系統　　</p><p>　　激光打印機是精密的機械系統，它利用光、電、熱的物理、化學原理通過相互作用輸 出文字或圖像，這些復雜的過程都由一個電子控制系統來實現，稱為電子顯像系統。 "靜電成像"的理論是美國人卡爾遜首先提出的，因此也稱為卡爾遜法?；蚍Q為放電成像法?；具^程可分為充電、曝光、顯影、轉印、定

81、影、清潔、消電7個步驟，其中5個步驟是圍繞電子顯像系統進行的?！　?lt;/p><p><b>　　7.1 充電</b></p><p>　　感光鼓表面光導體材料在不見光的情況下為絕緣體，呈中性狀態(tài)，不帶有任何電荷。 要實現在光導體表面的"靜電潛像"，必須在光導體表面進行充電，使之荷電。只有這樣， 當激光束掃描到光導體上時，光導體被曝光的點導通，形成光

82、束點陣。點陣電荷與基體導通 形成"電位差潛像"，當感光鼓旋轉到與顯影磁輥相切位置時，把磁輥上載有與光導體表面 電荷屬性相反的墨粉吸引到感光鼓表面，從而在感光鼓上顯現出墨粉圖像。</p><p>　　欲使感光鼓能按照圖文信息吸附上碳粉，應先對硒鼓進行充電，充電電極是一根與感光鼓軸平行的鎢絲，其上帶有5～7kV的直流高壓，當硒鼓表面與鎢絲非常接近時，周圍的空氣 被電離產生電暈放電，使感光鼓帶上了電

83、荷。電壓的正負由鎢絲所帶的電壓決定，若光導材 料為硒碲合金時，則充正電，感光鼓旋轉一周后使整個表面均被充電。</p><p>　　激光打印機對感光鼓充電的方法，因機型不同而采用的具體充電方法也有不同，但充電原理基本一致，都是采用直流高壓的電暈放電對感光鼓表面充電。</p><p>　　早期生產的激光打印機采用電極絲及柵網復合的結構充電的較多，現在新型激光打印 機大部分采用充電膠輥（FCR）

84、對感光鼓充電。當高壓發(fā)生器送到電極絲一個高壓電后，電 極絲與柵網之間形成一個強電場，并釋放出電 暈。使電極絲與感光鼓之間的空氣發(fā)生電離，空氣離子向感光鼓表面遷 移，使光導體（感光鼓）表面充滿電荷。這種方法能使光導體（感光鼓）表面荷電均勻，但 同時也產生大量的負離子（臭氧）。臭氧聚集到一定量時，對人體是有害的。如佳能早期產 品LBP-SX、ST型，惠普公司的早期產品HP2、3和日本生產的松下KX6500，聯想LJ6L、LJ6P等 機型均采

85、用此方法充電。</p><p>　　現代生產的激光打印機大部分都采用充電輥充電，由于采用接觸式充電方式，不需要很高 的充電電壓，且沒有臭氧產生，但由于電離塵的積存，增加了對感光鼓的磨損，也會有充電 不均勻的現象。</p><p><b>　　7.2掃描曝光</b></p><p>　　就像我們用筆在紙上寫字一樣，掃描曝光的工具是用激光束在感光鼓

86、上進行"書寫"曝光，這幅文字或圖像是不可見的，這就是我們所說的"靜電潛像"。</p><p>　　當硒鼓表面經過鎢絲電極時，其表面被充上正電，光導層與底基的界面感應出負電。當激光光束中有光部分照到硒鼓表面的某個區(qū)域時，稱為曝光。經曝光后的地方電阻率 明顯地降低，表面的正電荷與界面的負電荷便中和消失，由于硒碲合金顆粒之間具有良好的絕緣性能，未經曝光的表面正電荷仍保持不變，即形

87、成一層靜電潛像。</p><p>　　掃描曝光就是利用感光鼓表面光導材料的光敏性質。當光導體受到激光束掃描照射后， 被光照的部分與感光鼓導電層導通使電荷消失，沒有被光照射的部分仍保持充電電荷，這樣 就形成一幅電位差圖像，也可以理解為對感光鼓的"消電"過程。消電過程，光導體表面的 電位是在變化的，這個電位變化對打印質量影響很大。在對感光鼓表面充電時，隨著電荷在感光鼓表面的積累，電位也不斷升高，

88、最后達到 "飽和"電位，就是最高電位。表面電位會隨著時間的推移而下降，一般工作時的電位都低于這個電位，這個電位隨時間自然降低的過程，稱之為"暗衰"過程。感光鼓經掃描曝光時 ，暗區(qū)（指未受光照射部分的光導體表面）電位仍處在暗衰過程；亮區(qū)（指受光照射部分的 光導體表面）光導層內載流子密度迅速增加，電導率急速上升，形成光導電壓，電荷迅速消 失，光導體表面電位也迅速下降。稱之為"光衰"

89、，最后趨緩。</p><p>　　從理論上說光衰越快越徹底越好，實際上很難達到。剩余殘留電位的高低就會影響打 印質量，如殘余電位過高，將會出現打印"底灰"現象。一幅靜電潛像形成后，還必須經過 如下所述的"顯影"過程才能轉換成墨粉圖像。</p><p><b>　　7.3顯影</b></p><p>　　把

90、光導體表面形成的"靜電潛像"，經過"顯影"顯示出墨粉圖像，這個過程稱之為" 電子顯影"。顯影工作是由顯影器完成，其作用是將靜電潛像變成可見圖像。顯影是利用物質間電荷同性相斥、異性相吸的原理完成的。</p><p>　　顯影器中裝有鐵粉及碳粉，經摩擦后鐵粉帶正電，碳粉帶負電，這樣鐵粉被碳粉包圍而 吸附了碳粉的鐵粉又被永久磁鐵吸附，形成類似于毛刷似的一層鐵粉

91、與碳粉混合物。當硒鼓表面從這層磁刷下經過時，碳墨粉因帶負電而被吸到硒鼓表面仍保持著正電的部分，形成了可見的碳粉圖像。攪拌器的作用，是使鐵粉與碳粉摩擦帶電。</p><p>　　感光鼓表面的"靜電潛像"電荷與顯影墨粉所帶的電荷極性相反，當感光鼓與攜帶墨粉的磁輥*近到一定的距 離時，墨粉即被吸引，或者說是墨粉跳躍到感光鼓表面而形成"墨粉圖像"，也稱為跳動顯 影。注意：激光打即機

92、感光鼓曝光后表面"靜電潛像"的電荷呈負極性，而墨粉所帶電荷為正極性。顯影單元的墨粉傳遞是這樣完成的。</p><p>　　當墨粉在粉盒內被攪拌器攪拌均勻后，墨粉由摻雜的載體運載并被磁輥內的永久磁芯 吸附到磁輥外表面上，這時墨粉不顯極性。當磁輥載著墨粉旋轉并與墨粉刮板相切，與之磨擦時，使墨粉帶上正電荷。墨粉在墨粉刮板和磁場作用下，在磁輥表面上形成恨薄且分布均 勻的墨粉霧。墨粉刮板還起到限制墨粉量

93、的作用，使墨粉不致吸附過多。</p><p>　　前面提到，感光鼓殘留電位是打印產生"底灰"的重要原因，解決的辦法是在磁輥套 上加上適當的交、直流"偏壓"，以抵消墨粉過量的傳遞。顯影偏壓有兩個作用，適當調節(jié) 顯影偏壓，一是防止產生"底灰"，二是調整打印濃度。實際應用中，"打印濃度"調節(jié)旋 鈕就是調節(jié)顯影偏壓。如惠普、佳能、愛普生、聯想

94、的一些激光打印機機型都有此旋鈕。但 打印濃度的提高也意味著分辨率的降低，因為過多的墨粉在定影后會影響分辨率。</p><p>　　現在新生產的激光打印機一般都帶有"分辨率增強方式（RET）"。通過RET方式，可以 填充斜線或弧線"點陣空穴"的缺陷，RET對橫、豎向點陣不起做用。它有三種方式：① 輕度（Lighi）；②中度（Medium）；③深度（Dark）。RET可以結合打

95、印濃度的選擇打印出 精美的文字或圖像，也稱為平滑技術。不同設置，打印出樣張上的標志塊不同。 顯影磁輥：顯影磁輥是運載墨粉的重要部件。永久磁芯是不旋轉的，它的作用是利用磁性 吸附墨粉到磁輥表面。磁輥表面噴有一層粗糙的石墨層，使之與墨粉刮板形成電于空穴而利 于墨粉傳遞。當載有墨粉的磁輥旋轉出刮板位置時，磁輥表面的墨粉除帶有電荷外，由于 磁場的作用力使之形成"磁穗"，也就是"墨粉霧"，對磁輥外套施加偏

96、壓，使磁穗有秩序 的排列起來。磁輥"隔套"的作用是控制磁輥表面磁穗與感光鼓之間的有效吸引距離，有 利于提高墨粉"跳動顯像"。</p><p>　　墨粉：激光打印機使用的墨粉是單組分墨粉，投影方法的原理類似于NP復印機，也就是 NP法。"單組分墨粉"并非沒有載體，因為沒有載缽，墨粉就無法運載。它是將"載體" 粉化成細微顆粒與墨粉混合，超

97、細墨粉的顆粒應小于10nm。不同型號的激光打印機由于曝光 強度及顯影偏壓的不同，所用的墨粉也不同，不能隨意代用，不同機型同等質量的墨粉"載 體"含量不同。也有一部分打印機使用無磁性墨粉。</p><p>　　8 轉印和消電系統 </p><p><b>　　8.1 轉印裝置</b></p><p>　　用高壓靜電將感光鼓表面

98、的"墨粉圖像"轉印到普通紙上，這一過程稱為"轉印"。 當帶正電的碳粉隨著感光鼓轉到打印紙附近時，在紙的后面放置的電極放正電，由于電 壓高達500～1000V，靜電吸引力便使紙緊貼在光導板上，帶負電荷的碳粉即被吸附到紙的表 面上了。由于這種轉印方式與紙的絕緣程度有關，當紙張因天氣而受潮時，碳粉將因紙張 表面的漏電而不能完全及緊密地吸附在上面，而導致打印質量不良。</p><p&g

99、t;　　轉印的方法有兩種，一種為"電暈放電轉印"（電極絲），另一種為"放電膠輥"轉 印。二者的工作原理是相同的。機型不一，轉印方式有所差別。早期生產的激光打印機多采 用電暈放電的轉印方式。當載有墨粉圖像的感光鼓旋轉到與轉印電極或轉印膠輥相切的位置時，一張打印紙也被送入二者之間，這時加到轉印電極上的高壓開始放電，將打印紙推向感光鼓的同時，由于打印紙底面轉印高壓的電場作用，會將感光鼓上的墨粉圖像吸引到

100、打印 紙上，完成墨粉圖像的二次轉移。轉印電極絲或轉印膠輥放電極性是相同的，呈負性，但 這個負電壓要比感光鼓曝光區(qū)所帶負電壓高，這樣在把打印紙推向感光鼓的同時，也把墨粉 最大限度地吸引到打印紙上。但要注意，在墨粉轉移到打即紙上時，如果打即紙受潮，絕緣性能不好，將影響墨粉轉移效率，故而會出現圖像缺損、字符空心籌打印質量不佳的問題。 8.2 消電裝置</p><p>　　當墨粉圖像轉印到打印紙上的同時，打印

101、紙也帶上了電荷。在打印紙輸送過程中，由 于電場和磨擦可能破壞墨粉圖像的結構，所以在墨粉圖像轉印后，又加上了一個"消電裝置 "（消電極或消電齒），也稱為"分離齒"。它的作用是把打印紙和吸附墨粉上的電荷中和 ，消除極性使其顯中性，物理性地附著在打印紙上，從而保證定影之前墨粉圖像的精度。 消電過程采用的是交流電壓，從而達到最好的消電中和效果。9 加熱定影系統</p><p>　

102、　將打印吸附在紙上的墨粉圖像，利用加壓熱熔的方法，使溶化的墨粉浸入打印紙中，形成固定圖像的過程，稱為"定影"。 　　吸附在紙上的碳粉，是由熱性的樹脂及碳粉混煉而成的微小顆粒，當吸附有碳粉的紙經過兩個較高而間隙又不大的金屬滾筒之夾縫時，碳粉中的樹脂溶化而與碳粉一起被緊緊地壓 附在紙上，從而形成永久的圖像，同時亦完成了激光打印的整個過程。墨粉的熔化溫度約10 0℃，熱輥的溫度與紙張通過的速度有關，一般在150～180

103、℃之間。感光鼓經過清掃殘余 粉及光照清除剩余電荷，即進入下一輪循環(huán)。</p><p>　　激光打印機采用復合熱壓的方法，使用"定影組件"完成 定影。墨粉圖像定影的工作過程如下： 當載有"墨粉圖像"的打印紙，由導紙器進入定影裝置內的加熱輥與壓力膠輥之間時， 由于加熱輥被加熱燈加熱（185℃），同時由于壓力膠輥的壓力作用，使墨粉熔化浸入到打 印紙中。加熱輥表面涂有聚

104、四氟乙烯涂層，不易粘附墨粉。有些機型的壓力膠輥表面也有 一層聚四氟乙烯膜，這樣有利于雙面打印時背面的墨粉不粘附。被加熱定影后的 打印紙由分離爪與加熱輥分離，經排紙輪導出，完成定影全過程。</p><p><b>　　9.1加熱輥</b></p><p>　　加熱輥用無縫鋁合金管制成，管壁厚度在1～3mm之間，表面涂有聚四氟乙烯。以防止 定影時熔化的墨粉粘到輥上。加熱輥