培訓(xùn)體系中級(jí)技術(shù)員培訓(xùn)教程

1、激光技術(shù)出現(xiàn)于 60 年代， 真正投入實(shí)際應(yīng)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，因此于實(shí)際應(yīng)用中受到了很大限制。70 年代末期，半導(dǎo)體技術(shù)趨向成熟。半導(dǎo)體激光器隨之誕生，高靈敏度的感光材料也不斷發(fā)現(xiàn)，加 上激光控制技術(shù)的發(fā)展，激光技術(shù)迅速成熟，且進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域。以美國(guó)、日本為代表 的科研人員，于靜電復(fù)印機(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合了激光技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，相繼研制出半導(dǎo)體激 光打印機(jī)。這種類型打印機(jī)的打印質(zhì)量好、速度快、無噪音，所以很快得到了廣泛應(yīng)用。90 年代初，美國(guó)惠普公司和日本佳能公司生產(chǎn)的激光打印機(jī)，打印速度可達(dá)到每分鐘 8 頁，

2、 打印精度為 600DP1 。其中惠普公司的分辨率增強(qiáng)技術(shù)（ ResolutionEnhancementTechno1ogy）及 PCL 打印機(jī)語言，已成為世界標(biāo)準(zhǔn)。激光打印機(jī)按其打印輸出速度可分為三類：即低速激光打印機(jī)（每分鐘輸出 10 30 頁）；中速激光打印機(jī) （每分鐘輸出 40 120 頁）；高速激光打印機(jī) （每分鐘輸出 130 300 頁）。當(dāng)下激光打 印機(jī)仍以惠普、佳能、愛普生占據(jù)主要市場(chǎng)，此外，仍有利盟 （Lexmark） 、施樂、松下、理 光等系列。近年來我國(guó)的聯(lián)想公司和方正公司也相繼生產(chǎn)出了適用的激光打印機(jī)，且也占據(jù) 了壹些市場(chǎng)份額。鑒于激光打印機(jī)如今使用非常廣泛，但多數(shù)用戶

3、對(duì)于維修及故障排除均不太于行，為使許多 同行能更好地了解和使用激光打印機(jī)，本人于多年使用中覺得，對(duì)于充分了解激光打印機(jī)的 性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及工作原理等的了解，對(duì)于排除激光打印機(jī)的故障是有很大幫助的。因此，就將 激光打印機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理等總結(jié)如下，供同行們參考。壹、基本結(jié)構(gòu)激光打印機(jī)是由激光器、聲光調(diào)制器、高頻驅(qū)動(dòng)、掃描器、同步器及光偏轉(zhuǎn)器等組成，其作 用是把接口電路送來的二進(jìn)制點(diǎn)陣信息調(diào)制于激光束上，之后掃描到感光體上。感光體和照 相機(jī)構(gòu)組成電子照相轉(zhuǎn)印系統(tǒng)，把射到感光鼓上的圖文映像轉(zhuǎn)印到打印紙上，其原理和復(fù)印機(jī)相同。激光打印機(jī)是將激光掃描技術(shù)和電子顯像技術(shù)相結(jié)合的非擊打輸出設(shè)備。它的機(jī)型 不同，打印

4、功能也有區(qū)別，但工作原理基本相同，均要經(jīng)過： 充電、曝光、顯影、轉(zhuǎn)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(jìn)行的。當(dāng)把要打印的文本或圖像 輸入到計(jì)算機(jī)中，通過計(jì)算機(jī)軟件對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。然后由打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序轉(zhuǎn)換成打印機(jī)能 夠識(shí)別的打印命令（打印機(jī)語言）送到高頻驅(qū)動(dòng)電路，以控制激光發(fā)射器的開和關(guān)，形成點(diǎn) 陣激光束，再經(jīng)掃描轉(zhuǎn)鏡對(duì)電子顯像系統(tǒng)中的感光鼓進(jìn)行軸向掃描曝光，縱向掃描由感光鼓 的自身旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。感光鼓是壹個(gè)光敏器件，有受光導(dǎo)通的特性。表面的光導(dǎo)涂層于掃描曝光前，由充電輥充上均勻電荷。當(dāng)激光束以點(diǎn)陣形式掃射到感光鼓上時(shí)，被掃描的點(diǎn)因曝光而導(dǎo)通，電荷由導(dǎo)電基對(duì)地迅速釋放。沒有

5、曝光的點(diǎn)仍然維持原有電荷，這樣于感光鼓表面就形成了壹幅電位差 潛像（靜電潛像） ，當(dāng)帶有靜電潛像的感光鼓旋轉(zhuǎn)到載有墨粉磁輥的位置時(shí)，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(dāng)載有墨粉圖像的感光鼓繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，到達(dá)圖像轉(zhuǎn)移裝置時(shí)，壹張打印紙也同時(shí)被送到感光鼓和圖像轉(zhuǎn)移裝置的中間，此時(shí)圖像轉(zhuǎn)移裝置于打印紙背面施放壹個(gè)強(qiáng)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。二、基本原理激光打印機(jī)工作過程所需的控制裝置和部件的組成、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、控制方法和采用的部件會(huì)因廠牌和機(jī)型不同而有所差別

6、，如： 對(duì)感光鼓充電的極性不同。 感光鼓充電采用的部件不同。有的機(jī)型使用電極絲放電方式對(duì)感光鼓進(jìn)行充電，有的機(jī)型使用充電膠輥（ FCR）對(duì)感光鼓進(jìn)行充電。 高壓轉(zhuǎn)印采用的部件有所不同。 感光鼓曝光的形式不同。有的機(jī)型使用掃描鏡直接對(duì)感光鼓掃描曝光，有的機(jī)型使用掃描 后的反射激光束對(duì)感光鼓進(jìn)行曝光。不過他們的工作原理基本壹樣。由激光器發(fā)射出的激光束，經(jīng)反射鏡射入聲光偏轉(zhuǎn)調(diào)制器， 和此同時(shí)，由計(jì)算機(jī)送來的二進(jìn)制圖文點(diǎn)陣信息，從接口送至字形發(fā)生器，形成所需字形的 二進(jìn)制脈沖信息，由同步器產(chǎn)生的信號(hào)控制 9 個(gè)高頻振蕩器，再經(jīng)頻率合成器及功率放大器 加至聲光調(diào)制器上，對(duì)由反射鏡射入的激光束進(jìn)行調(diào)制。調(diào)

7、制后的光束射入多面轉(zhuǎn)鏡，再經(jīng) 廣角聚焦鏡把光束聚焦后射至光導(dǎo)鼓 （硒鼓 ） 表面上，使角速度掃描變成線速度掃描，完成整 個(gè)掃描過程。硒鼓表面先由充電極充電，使其獲得壹定電位，之后經(jīng)載有圖文映像信息的激光束的曝光，便于硒鼓的表面形成靜電潛像，經(jīng)過磁刷顯影器顯影，潛像即轉(zhuǎn)變成可見的墨粉像，于經(jīng)過轉(zhuǎn)印區(qū)時(shí)，于轉(zhuǎn)印電極的電場(chǎng)作用下，墨粉便轉(zhuǎn)印到普通紙上，最后經(jīng)預(yù)熱板及高溫?zé)釢L定影，即于紙上熔凝出文字及圖像。于打印圖文信息前，清潔輥把未轉(zhuǎn)印走的墨粉清除，消電 燈把鼓上殘余電荷清除，再經(jīng)清潔紙系統(tǒng)作徹底的清潔，即可進(jìn)入新的壹輪工作周期。三、工作過程1. 激光器的工作原理和結(jié)構(gòu)我們通常把發(fā)光的物體叫做光源，

8、如太陽、電燈、燃燒的蠟燭等。光具有能量，它能夠使物 體變熱，使照相底片感光，這就是能的轉(zhuǎn)換現(xiàn)象。光能含于光束中，光束射入人的眼睛，才 引起人的視覺，所以我們能夠見到光源發(fā)射的光。那么我們?yōu)槭裁慈阅芤姷讲话l(fā)光的物體呢？是因?yàn)楣庠窗l(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，所以我們也能見到不發(fā)光的物體。產(chǎn)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(yīng)用于激光打印機(jī)。激光打印機(jī)所需要的激光光束必須具有以下特性： 高

9、方向性。發(fā)出的光束于壹定的距離內(nèi)沒有散射和漫射。 高單色性。純白光由七色光組成。 高亮度，有利于光束的集中且?guī)в泻芨叩奈锢砟芰俊?高相干性，容易疊加和分離。激光器是激光掃描系統(tǒng)的光源，具有方向性好、單色性強(qiáng)、 相干性高及能量集中、 便于調(diào)制和偏轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。 早期生產(chǎn)的激光打印機(jī)多采用氦 - 氖（He-Ne ） 氣體激光器，其波長(zhǎng)為 632 8m ，其特點(diǎn)是輸出功率較高、體積大、是壽命長(zhǎng)（壹般大于1 萬小時(shí)）性能可靠，噪音低，輸出功率大?？墒且?yàn)轶w積太大，當(dāng)下基本已淘汰?，F(xiàn)代激 光打印機(jī)均采用半導(dǎo)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(zhǎng)壹般為近紅

10、外光 （ 780 ，m可）和感光硒鼓的波長(zhǎng)靈敏度特性相匹配。半導(dǎo)體激光器體積小、成本低，可直接進(jìn)行內(nèi)部調(diào)制，是輕便型臺(tái)式激光打印機(jī)的光源。激光掃描是用來產(chǎn)生非常小的高精度光點(diǎn)，用于高質(zhì)量的文字及圖像的印刷，常用的激光掃 描系統(tǒng)工作原理是：于工作物質(zhì)倆端設(shè)置倆塊相互平行的反射鏡（柵極） ，這倆塊反射鏡之 間構(gòu)成了壹個(gè)諧振腔。諧振腔的壹?jí)K反射鏡為全反射鏡，另壹?jí)K為半反射鏡，當(dāng)工作物質(zhì)受 激，原子自發(fā)輻射的光子于諧振腔內(nèi)不斷地來回反射，輻射出的光子不斷增加。當(dāng)諧振腔內(nèi) 疊加的光子增加到壹定量時(shí)， 就會(huì)穿透半反射的反射鏡面發(fā)出壹束非常強(qiáng)的光， 這就是激光。 這樣發(fā)出的光束非常集中，幾乎沒有散射，只要我

11、們利用控制技術(shù)將光波波長(zhǎng)控制于 700 900 m（納米），這樣所產(chǎn)生的激光就能夠滿足激光打印機(jī)感光鼓的曝光需要?，F(xiàn)代所用的半導(dǎo)體激光器，通常采用激光二極管，它的原理和普通的二極管極為相似，如均 有壹對(duì) PN 結(jié)，當(dāng)電壓和電流加到激光二極管上時(shí)， P 型半導(dǎo)體材料中的空穴和 N 型材料中 的自由電子產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)， PN 結(jié)處載流子的密度增加非常大，自由電子和空穴重新復(fù)合， 因而產(chǎn)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(nèi)的反射鏡反射，透過激 光孔和孔內(nèi)聚焦鏡，射出激光束。從激光的產(chǎn)生能夠見出，壹條激光束只包括壹種主要波長(zhǎng)的光線，它是單色的。每壹條光線 均沿壹個(gè)方向傳播，以相互疊加的

12、方式結(jié)合，我們稱之為" 相干性 " 。這個(gè)特性使激光以壹條極細(xì)的光束射到壹個(gè)靶上，而幾乎沒有散射。而每條激光束就像槍膛里射出的子彈，每顆子 彈只能于靶上打壹個(gè)孔。如果要打出壹個(gè) "壹"字，就要射出很多的子彈，沿 "壹 "字方向打出 很多的孔，形成壹個(gè) " 壹"字點(diǎn)的橫向排列，這就是我們所說的 "點(diǎn)陣排列 "，是后面要講 "點(diǎn)陣 圖像"的技術(shù)基礎(chǔ)。激光打印機(jī)的圖文信息， 亦是由點(diǎn)陣組成。 印刷質(zhì)量要求越高， 組成壹個(gè)字符的點(diǎn)陣亦越多。 激光掃描的點(diǎn)陣形成有四種方法。單線掃描：將

13、壹行字符的每壹行的點(diǎn)陣信息，送至掃描器 中進(jìn)行掃描， 稱為單線掃描。 多線順序偏轉(zhuǎn)掃描： 高頻信號(hào)發(fā)生器依次產(chǎn)生 9 個(gè)不同的頻率， 依據(jù)布雷格衍射原理，它們于偏轉(zhuǎn)調(diào)制器中會(huì)產(chǎn)生 9 條偏轉(zhuǎn)角不同的掃描線，接著轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn) 壹個(gè)微小角度，掃描出從左至右的點(diǎn)陣信息。由于這種方法只需轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)過壹個(gè)微小的角度， 它相當(dāng)于單線掃描方法的 1132 ，即可形成 1 個(gè)字，故又稱小光柵掃描。多線同時(shí)偏轉(zhuǎn)掃 描：是指于高頻驅(qū)動(dòng)電路中同時(shí)產(chǎn)生9 個(gè)不同的頻率，經(jīng)合成后送至偏轉(zhuǎn)調(diào)制器中。多線同時(shí)偏轉(zhuǎn)多次掃描：這種方法和多線同時(shí)偏轉(zhuǎn)掃描屬同壹類，只是從 1 個(gè)字符的形成上有所區(qū) 別。即于掃描高點(diǎn)陣字符時(shí)，壹個(gè)完整的字符

14、是分成多次掃描完成的。圖形信息的點(diǎn)陣形成 和字符的點(diǎn)陣形成基本相似。2. 感光鼓的工作原理和結(jié)構(gòu) 感光鼓是激光打印機(jī)的核心部件。它是壹個(gè)光敏器件，主要用光導(dǎo)材料制成。它的基本工作 原理就是 " 光電轉(zhuǎn)換 " 的過程。它于激光打印機(jī)中作為消耗材料使用，而且它的價(jià)格也較為昂貴。光敏半導(dǎo)體有半導(dǎo)體的共性，如受熱激發(fā)，摻雜后改變電導(dǎo)率等。此外，它仍具有其他半導(dǎo)體不具有的 "光導(dǎo)電 "特性。光敏半導(dǎo)體受光照射后，它的電導(dǎo)率能夠上升幾個(gè)數(shù)量級(jí)。 從能帶上講， 它的價(jià)帶中的電子吸收了光的能量后，躍入導(dǎo)帶，產(chǎn)生電子- 空穴對(duì)。這種由光照產(chǎn)生的電子 -空穴對(duì)，稱為 &qu

15、ot; 光生載流子 " 。光敏半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的 "光生載流子 "增多，它的電 導(dǎo)率就上升。這種受光照射后提高的電導(dǎo)率稱為" 本征光電導(dǎo)率 "。實(shí)際應(yīng)用中，光敏半導(dǎo)體材料需經(jīng)過摻雜后，才能制成激光器使用的半導(dǎo)體材料。所以除了有本征光電導(dǎo)率外，仍必 須具有光激發(fā)雜質(zhì)能級(jí)上的電子或空穴形成的雜質(zhì)光電導(dǎo)率的性質(zhì)。于有些光敏半導(dǎo)體中， " 雜質(zhì)光電導(dǎo)率 " 起主光敏半導(dǎo)體受光照射后， 會(huì)不同程度地改變物體內(nèi)的 " 載流子遷移率 "（遷 移率是載流子的遷移速度和外電場(chǎng)的比值） 。標(biāo)志物體的導(dǎo)電能力的 "電導(dǎo)

16、" ，等于載流子密度 乘以遷移率。遷移率上升，電導(dǎo)提高，電導(dǎo)率由本征光電導(dǎo)率、雜質(zhì)光電導(dǎo)率和遷移率的值 共同決定，只是于某種條件下便以其中的某種因素為主罷了。 實(shí)際應(yīng)用的各種光導(dǎo)體對(duì)光的敏感程度均不壹樣。光導(dǎo)體的電導(dǎo)率和它對(duì)光的敏感程度成正 比。所以光感對(duì)光導(dǎo)體的導(dǎo)電性影響很大。 光導(dǎo)體對(duì)光的光感度是不壹樣的。 某壹種光導(dǎo)體， 只對(duì)某壹區(qū)域光譜的光的光感度高，離開了這壹區(qū)域，則可能喪失光感度。 光敏半導(dǎo)體于和它適用的光波長(zhǎng)范圍內(nèi)，會(huì)對(duì)光形成壹個(gè)吸收峰值。于這個(gè)峰值范圍內(nèi)光電 導(dǎo)效果最佳。它仍和光的照度有關(guān)系。照度越高，產(chǎn)生的載流子越多，光電導(dǎo)率就越高。然 而每種光導(dǎo)體的特性各異，所以

17、于相同條件下，達(dá)到相同的光電導(dǎo)率指標(biāo)所需要的照度是不 同的。目前感光鼓常用的光導(dǎo)材料有硫化鎘 （CdS）、硒-砷（Se-As ）。有機(jī)光導(dǎo)材料 （opc ）等幾種。 制作感光鼓用的光導(dǎo)材料，應(yīng)具備以下特性： 耐磨性好。光導(dǎo)體表面要有壹定的硬度，要能承受顯影轉(zhuǎn)印和清潔過程中的機(jī)械磨損。如 果感光鼓（光導(dǎo)體）被磨損或劃傷，將導(dǎo)致打印質(zhì)量的下降或破壞感光鼓，磨損嚴(yán)重時(shí)只有報(bào)廢。于實(shí)際的工作中，因磨損、劃傷而報(bào)廢的感光鼓最多。當(dāng)下壹種新型的長(zhǎng)壽命的陶瓷感光鼓（ a-Si ）已經(jīng)得到了應(yīng)用，可打印 30 萬張之上。 溫度穩(wěn)定性好。光導(dǎo)體的性能容易受溫度的影響，所以，于激光打印機(jī)性能中特別強(qiáng)調(diào)使 用環(huán)境要

18、有合適的溫度和濕度，否則會(huì)影響打印質(zhì)量。 光電導(dǎo)性好。光電導(dǎo)性是感光鼓的重要指標(biāo)，它直接影響到打印質(zhì)量的好壞。因?yàn)楦泄夤倪B續(xù)工作于充電、放電的循環(huán)過程中，要求充電時(shí)電位上升快，表面飽和電位比應(yīng)用電位要高；否則，初始電位上不去，也將影響打印質(zhì)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?yàn)槭Ｓ嚯娢坏亩嗌?，既影響潛像的反差，又?huì)帶來打印品的"底灰 "。 耐疲勞。感光鼓于使用的過程中，打印機(jī)要對(duì)其進(jìn)行反復(fù)充電，因而要具有良好的耐疲勞性能，于規(guī)定的壽命時(shí)間內(nèi)，打印質(zhì)量不能因連續(xù)使用而下降。感光鼓的

19、光導(dǎo)特性穩(wěn)定性要 好，應(yīng)滿足連續(xù)使用的要求。激光打印機(jī)使用的感光鼓，壹般為三層結(jié)構(gòu)。第壹層是鋁合金圓筒（導(dǎo)電層） ，第二層是于 圓筒表面上采用真空蒸鍍的方法，鍍上壹層光導(dǎo)體材料（光導(dǎo)層） ，第三層是于光導(dǎo)材料的 外面再鍍壹層絕緣材料（絕緣層） 。有的感光鼓為了更好地釋放電荷，于光導(dǎo)層和鋁合金導(dǎo) 電層中間，加鍍壹層超導(dǎo)材料，以使電荷更迅速地釋放。感光鼓表面的絕緣層，壹是為提高耐磨性能，增加使用壽命；二是為光導(dǎo)層提供保護(hù)，防止 光導(dǎo)體的磨損，保持光導(dǎo)體的光電導(dǎo)特性。導(dǎo)電層鋁合金筒和激光打印機(jī)的地線相連，使曝光后的電位迅速釋放。它是壹個(gè)精度非常高 的圓筒，于運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，能保持勻速運(yùn)轉(zhuǎn)及保持均勻電荷

20、。3. 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯和傳遞（1）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯：要打印完整的文字、圖像，除激光打印機(jī)本身的功能外，仍必須通過計(jì)算機(jī)把要打印內(nèi)容，即文字或圖像用文字處理軟件或圖形處理軟件，編輯成具有壹定格式的計(jì) 算機(jī)語言。其描述的內(nèi)容均是由計(jì)算機(jī)編輯軟件決定，和激光打印機(jī)沒有任何關(guān)系。當(dāng)我們 選定了打印機(jī)命令，且按下確定打印按鈕后，計(jì)算機(jī)把編輯好的數(shù)據(jù)通過打印機(jī)接口傳送給 打印機(jī)，由打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序把打印的內(nèi)容進(jìn)行解釋，且轉(zhuǎn)換成打印機(jī)能夠識(shí)別的語言（也叫 打印機(jī)語言） ，由打印機(jī)按照自己的語言打印出已經(jīng)編輯好的文字或圖像。不同型號(hào)的激光打印機(jī)，打印語言不同，所使用的驅(qū)動(dòng)程序也不同。當(dāng)然也有可兼容的打印 機(jī)驅(qū)動(dòng)程序。當(dāng)下生產(chǎn)的激光打印機(jī)，普遍采用標(biāo)