雷射印表機原理

2022-12-31 21:42:02 字數 4784 閱讀 9364

雷射印表機簡介

雷射技術出現於60年代,真正投入實際應用始於70年代初期。最早的雷射發射器是充有氦-氖(he-ne)氣體的電子雷射管,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。

半導體雷射器隨之誕生,高靈敏度的感光材[1]料也不斷發現,加上雷射控制技術的發展,雷射技術迅速成熟,並進入了實際應用領域。以美國、日本為代表的科研人員,在靜電影印機的基礎上,結合了雷射技術與計算機技術,相繼研製出半導體雷射印表機。這種型別印表機的列印***、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雷射印表機,列印速度可達到每分鐘8頁,列印精度為600dpi。其中惠普公司的解析度增強技術(resolution enhancement techno1ogy)及pcl印表機語言,已成為世界標準。雷射印表機按其列印輸出速度可分為三類:

即低速雷射印表機(每分鐘輸出10~30頁);中速雷射印表機(每分鐘輸出40~120頁);高速雷射印表機(每分鐘輸出130~300頁)。現在雷射印表機仍以惠普、佳能、愛普生佔據主要市場,此外,還有利盟(lexmark)、施樂、松下、理光等系列。近年來我國的聯想公司和方正公司也相繼生產出了適用的雷射印表機,並也佔據了一些市場份額。

雷射印表機基本結構

雷射印表機是由雷射器、聲光調製器、高頻驅動、掃瞄器、同步器及光偏轉器等組成,其作用是把介面電路送來的二進位制點陣資訊調製在雷射束上,之後掃瞄到感光體上。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**映像轉印到列印紙上,其原理與影印機相同。雷射印表機是將雷射掃瞄技術和電子顯像技術相結合的非擊打輸出裝置。

它的機型不同,列印功能也有區別,但工作原理基本相同,都要經過:充電、**、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。當把要列印的文字或影象輸入到計算機中,通過計算機軟體對其進行預處理。

然後由印表機驅動程式轉換成印表機可以識別的列印命令(印表機語言)送到高頻驅動電路,以控制雷射發射器的開與關,形成點陣雷射束,再經掃瞄轉鏡對電子顯像系統中的感光鼓進行軸向掃瞄**,縱向掃瞄由感光鼓的自身旋轉實現。

雷射印表機基本原理

雷射印表機工作過程所需的控制裝置和部件的組成、設計結構、控制方法和採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感光鼓充電採用的部件不同。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高壓轉印採用的部件有所不同。

④感光鼓**的形式不同。有的機型使用掃瞄鏡直接對感光鼓掃瞄**,有的機型使用掃瞄後的反射雷射束對感光鼓進行**。

不過他們的工作原理基本一樣。由雷射器發射出的雷射束,經反射鏡射入聲光偏轉調製器,與此同時,由計算機送來的二進位制**點陣資訊,從介面送至字形發生器,形成所需字形的二進位制脈衝資訊,由同步器產生的訊號控制9個高頻振盪器,再經頻率合成器及功率放大器加至聲光調製器上,對由反射鏡射入的雷射束進行調製。調製後的光束射入多面轉鏡,再經廣角聚焦鏡把光束聚焦後射至光導鼓(硒鼓)表面上,使角速度掃瞄變成線速度掃瞄,完成整個掃瞄過程。

硒鼓表面先由充電極充電,使其獲得一定電位,之後經載有**映像資訊的雷射束的**,便在硒鼓的表面形成靜電潛像,經過磁刷顯影器顯影,潛像即轉變成可見的墨粉像,在經過轉印區時,在轉印電極的電場作用下,墨粉便轉印到普通紙上,最後經預熱板及高溫熱滾定影,即在紙上熔凝出文字及影象。在列印**資訊前,清潔輥把未轉印走的墨粉清除 ,消電燈把鼓上殘餘電荷清除,再經清潔紙系統作徹底的清潔,即可進入新的一輪工作週期。

雷射器的工作

產生雷射的光源,和普通的光源明顯不同。如普通白熾燈光源是通過電流加熱鎢絲的原子到激發態,處於激發態的原子不斷地自發輻射而發光。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,也就不能應用於雷射印表機。

雷射印表機所需要的雷射光束必須具有以下特性:

①高方向性。發出的光束在一定的距離內沒有散射和漫射。

②高單色性。純白光由七色光組成。

③高亮度,有利於光束的集中並帶有很高的物理能量。

④高相干性,容易疊加和分離。 雷射器是雷射掃瞄系統的光源,具有方向性好、單色性強、相干性高及能量集中、便於調製和偏轉的特點。 早期生產的雷射印表機多採用氦-氖(he-ne)氣體雷射器,其波長為632.8nm,其特點是輸出功率較高、體積大、是壽命長(一般大於1萬小時) 效能可靠,噪音低,輸出功率大。

但是因為體積太大,現在基本已淘汰。現代雷射印表機都採用半導體雷射器,常見的是鎵砷-鎵鋁砷(caas-caalas)系列,所發射出的雷射束波長一般為近紅外光(λ=780nm),可與感光硒鼓的波長靈敏度特性相匹配。半導體雷射器體積小、成本低,可直接進行內部調製,是輕便型台式雷射印表機的光源。

雷射掃瞄是用來產生非常小的高精度光點,用於高質量的文字及影象的印刷,常用的雷射掃瞄系統工作原理是:在工作物質兩端設定兩塊相互平行的反射鏡(柵極),這兩塊反射鏡之間構成了乙個諧振腔。諧振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出一束非常強的光,這就是雷射。這樣發出的光束非常集中,幾乎沒有散射,只要我們利用控制技術將光波波長控制在 700~900nm(奈米),這樣所產生的雷射就可以滿足雷射印表機感光鼓的**需要。

現代所用的半導體雷射器,通常採用雷射二極體,它的原理與普通的二極體極為相似, 如都有一對pn結,當電壓和電流加到雷射二極體上時,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,釋放出具有雷射特性的光子,由雷射器諧振腔內的反射鏡反射,透過雷射孔和孔內聚焦鏡,射出雷射束。

從雷射的產生可以看出,一條雷射束只包括一種主要波長的光線,它是單色的。每一條光線都沿乙個方向傳播,以相互疊加的方式結合,我們稱之為"相干性"。這個特性使雷射以一條極細的光束射到乙個靶上,而幾乎沒有散射。

而每條雷射束就像槍膛裡射出的子彈 ,每顆子彈只能在靶上打乙個孔。如果要打出乙個"一"字,就要射出很多的子彈,沿"一 "字方向打出很多的孔,形成乙個"一"字點的橫向排列,這就是我們所說的"點陣排列" ,是後面要講"點陣影象"的技術基礎。

雷射印表機的**資訊,亦是由點陣組成。印刷質量要求越高,組成乙個字元的點陣亦越多。雷射掃瞄的點陣形成有四種方法。

單線掃瞄:將一行字元的每一行的點陣資訊,送至掃瞄器中進行掃瞄,稱為單線掃瞄。多線順序偏轉掃瞄:

高頻訊號發生器依次產生 9個不同的頻率,依據布雷格衍射原理,它們在偏轉調製器中會產生9條偏轉角不同的掃瞄線 ,接著轉鏡旋轉乙個微小角度,掃瞄出從左至右的點陣資訊。由於這種方法只需轉鏡轉過乙個微小的角度,它相當於單線掃瞄方法的1/132,即可形成1個字,故又稱小光柵掃瞄。 多線同時偏轉掃瞄:

是指在高頻驅動電路中同時產生9個不同的頻率,經合成後送至偏轉調製器中。多線同時偏轉多次掃瞄:這種方法與多線同時偏轉掃瞄屬同一類,只是從1個字元的形成上有所區別。

即在掃瞄高點陣字元時,乙個完整的字元是分成多次掃瞄完成的。 圖形資訊的點陣形成與字元的點陣形成基本相似。

雷射印表機感光鼓的工作原理和結構

感光鼓是雷射印表機的核心部件。它是乙個光敏器件,主要用光導材料製成。它的基本工作原理就是"光電轉換"的過程。

它在雷射印表機中作為消耗材料使用,而且它的**也較為昂貴。 光敏半導體有半導體的共性,如受熱激發,摻雜後改變電導率等。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後,它的電導率可以上公升幾個數量級。從能帶上講,它的價帶中的電子吸收了光的能量後,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"光生載流子"增多,它的電導率就上公升。這種受光照射後提高的電導率稱為"本徵光電導率"。 實際應用中,光敏半導體材料需經過摻雜後,才能製成雷射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"起主要作用。

光敏半導體受光照射後,會不同程度地改變物體內的"載流子遷移率"(遷移率是載流子的遷移速度與外電場的比值)。標誌物體的導電能力的"電導",等於載流子密度乘以遷移率。遷移率上公升,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共同決定,只是在某種條件下便以其中的某種因素為主罷了。

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,只對某一區域光譜的光的光感度高, 離開了這一區域,則可能喪失光感度。

光敏半導體在與它適用的光波長範圍內,會對光形成乙個吸收峰值。在這個峰值範圍內光電導效果最佳。它還與光的照度有關係。

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。

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(opc)等幾種。製作感光鼓用的光導材料, 應具備以下特性:

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,將導致列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。現在一種新型的長壽命的陶瓷感光鼓(a-si)已經得到了應用,可列印30萬張以上。

②溫度穩定性好 。光導體的效能容易受溫度的影響,所以,在雷射印表機效能中特別強調使用環境要有合適的溫度與濕度,否則會影響列印質量。

③光電導性好。 光電導性是感光鼓的重要指標,它直接影響到列印質量的好壞。因為感光鼓連續工作在充電、放電的迴圈過程中,要求充電時電位上公升快,表面飽和電位比應用電位要高;否則 ,初始電位上不去,也將影響列印質量。

充電後的感光鼓暗衰減要小,否則保持不往表面電位,不能形成必要的電位差潛像。感光鼓**後放電要快,即光衰迅速。放電越徹底越好 。

因為剩餘電位的多少,既影響潛像的反差,又會帶來列印品的"底灰"。

雷射印表機工作原理

聯想集團最早在國內推出真正意義上漢字雷射印表機,上述的各種方法雖然可以用西文雷射印表機列印漢字,但在打字速度 通用性 相容性和操作方便程度上都有明顯的不足之處,聯想於1993年推出lj3a漢字雷射印表機,該印表機在控制器上固化向量漢字型檔,同時採用高速還原晶元生成實際使用的漢字點陣,極大地提高了漢字...

雷射印表機的工作原理分析

用電子成像技術進行列印的印表機稱為 雷射印表機 它的工作概況 以適當的方式,控制雷射束在印表機的硒鼓 或感光鼓,下同 上沿軸進行掃瞄,根據點陣組字的原理,使硒鼓表面感光,構成負電荷陰影,當硒鼓表酊經過帶正電的碳粉時,感光部分就吸附上碳粉,然後將碳粉轉印到紙上,紙上的碳粉經加熱熔化後就形成永久的字元和...

雷射印表機的優點

1 列印效果是所有印表機中最好的,幾乎達到了印刷的水平,這也是它最大的優點 2 列印速度快,噪音小,可以得到安靜的辦公環境 3 大量列印時,平均列印成本最低 4 單面和雙面列印速度快 5 雙面省紙張,無需手動翻轉紙張,輕鬆完成雙面列印 6 機器本身便宜噪音低,沒有粉塵。雷射印表機的缺點 1 及耗材貴...