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详解激光打印机的基本结构及工作原理((上)

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一、激光打印机的基本结构
激光打印机以其打印速度快、打印品质高、噪音低、使用经济可靠等优点越来越受到市场的青睐,其应用领域也越来越广泛。
激光打印机的整机结构如图 1 所示。它主要由激光扫描系统、成像转印系统、机械传动系统、传感器和电路等部分构成。

1. 激光扫描系统
激光扫描系统主要由激光器、光调制器、扫描器、同步器以及光学系统等部分构成。

图 2 为激光扫描系统结构示意图。
(1)激光器
激光器主要用于产生扫描光源。与普通光源不同,激光器发出的光具有方向性好、单色性强、亮度高、容易叠加和分离等特点。常见的激光器有氦(He)—氖(Ne)气体激光器和半导体激光器两种。其中氦—氖气体激光器的波长为 632.8μm,它输出功率较高,具有噪音低、寿命长、性能可靠等优点。但由于体积太大,目前已经基本被淘汰,只有在早期生产的激光打印机中才能看到它的身影。半导体激光器则是目前经常采用的一种激光器,型号较多,具有体积小、成本低、便于调制和偏转等特点,十分适合小型激光打印机使用。
(2)光调制器
光调制器位于激光器的前方,其主要作用是将自行发生器传来的二进制脉冲信号调制成相应的激光束。目前常见的光调制器主要有电光调制器(AO 调制器)和声光调制器(EO 调制器)两种。电光调制器的调制频率可达 1 GHz,但由于其温度的稳定性较差,需进行温度补偿,因此成本较高,现在已很少采用。声光调制器则是利用声光效应特性来实现对激光束的传输控制,其调制频率可达 300 MHz,由于它性能稳定,成本较低,是目前激光打印机普遍采用的光调制设备。
(3)扫描器
扫描器根据工作方式的不同可以分为电光式、声光式以及转镜式等几种类型。经光调制器调制后的激光束如果要在感光鼓上形成文字或图像,激光束需要完成横向和纵向的扫描移动。但直接移动激光器来实现扫描是绝对不行的,因为光电器件的轻微抖动都会直接影响激光束的精度。因此,通常激光器都是采用固定式设计,而依靠感光鼓的旋转来实现纵向扫描。
在横向扫描方面,目前采用最多的是转镜式扫描,即采用多棱扫描镜,一般有二面镜、四面镜和六面镜三种。扫描镜由扫描电机驱动旋转,在旋转的同时完成横向扫描。这种方式具有扫描幅度大、分辨率高、能耗少、结构简单等优点。图 3 为多棱转镜扫描的原理示意图。

(4)同步器
由于扫描器是在扫描电机的驱动下运动的,这势必会因为转镜及机械振动而产生扫描误差,从而导致纵向间距和字符轨迹不均匀。而同步器的作用就是通过同步传感器发出的同步信号来控制高频信号发生器的启停,以保证扫描间距的一致性,最终消除误差。

5. 光学系统
光学系统是激光打印机中一套非常精密的光电子器件,它主要由一组光学透镜构成。其主要作用是对扫描器产生的激光束进行聚焦,消除光在传播过程中的漫反射,以形成标准的光束。可见,光学系统对扫描精度有着直接的影响。其结构如图 4所示。光学系统根据透镜相对扫描器位置的前后,分为物镜前置型和物镜后置型两种。由于透镜后置型光学系统容易产生较大的扫描失真,因此现在已很少采用,目前激光打印机多采用透 镜 前 置 型 光 学 系统。
2. 成像转印系统
成像转印系统主要由感光鼓、显影辊、墨粉、转印装置、定影辊、热敏电阻、加热灯以及清洁系统构成,其结构如图 5 所示。

(1)感光鼓
感光鼓的结构如图 6(图见下期)所示。它的外表面上涂有一层光导体材料作为感光层,鼓内部套有一铝筒,处于接地状态。外部光导体在不见光的情况下,呈中性,为绝缘状态,不带任何电荷。当鼓表面受到光照时,这一部分就变成了导体,其上的电荷就会通过导体接地,而未受到照射的部分电荷会依然存在,这就是充电的基本原理。
2. 显影辊
显影辊是运载墨粉的重要部件,其结构如图 7(图见下期)所示。它由永磁芯、隔离套、偏置导电极、磁辊套等部件组成。
3. 墨粉
(1)墨粉一般是由经过染色的合成树脂材料和少量的 Al2O3等润滑添加剂制成的粉状颗粒。颗粒的粒度一般为 5~20 μm。墨粉在显影器中与载体混合,被载体均匀地携带到潜像区。


IP属地:湖南1楼2017-03-05 02:18回复
    (2)感光鼓的结构如图 6。显影辊的结构如图 7 所示。

    (3)当潜像的电场力大于墨粉和载体的亲和力时,墨粉颗粒会在光电导体表面显现出墨粉图像。载体和墨粉按一定的比例混合十分重要。如果墨粉所占比例过大,会造成最终打印浓度偏深、底灰大,且墨粉会从显影器中飞逸出来,污染机内构件。如果载体所占比例过大,最终打印浓度偏浅、偏淡,还会因为缺少墨粉而使载体暴露出来,互相摩擦而引起过早的疲劳。由于每种打印机所使用的墨粉含量都不尽相同,因此墨粉不能随意代用。
    (4)定影辊
    定影辊分定影上轧辊和定影下轧辊。定影上轧辊也叫加热辊,它主要由陶瓷加热片、支架和定影膜构成,如图 8 所示。

    定影下轧辊也称为压力胶辊,它与定影上轧辊配合共同完成热压定影工作,其外形如图 9 所示。

    (5)热敏电阻
    热敏电阻紧贴在定影上轧辊(加热辊)上,通过热感应方式来感知当前定影上轧辊的温度,以便通过逻辑电路控制加热灯的开关,从而实现对定影温度的恒定调节。
    (6)加热灯
    加热灯位于定影上轧辊的中间,如图 10 所示。其作用主要是将定影辊加热到定影所需的温度。

    (7)清洁机构
    清洁机构的主要作用是:将感光鼓表面上没有完全转印的残留墨粉清除掉,它可以分为毛刷式清洁机构和刮板式清洁机构两种。
    3. 机械传动系统
    机械传动系统主要负责完成打印纸张的传送工作。它主要由传动齿轮、光电感应器、搓纸轮、托纸板以及导轨等部分组成。由于激光打印机类型的不同,所采用的机械传动系统的具体结构也各不相同。目前常见的纸张传动方式主要有吸引式传动和摩擦式传动两种。
    (1)吸引式传动方式
    吸引式传动方式主要是指采用吸引式电磁离合器

    来控制走纸的传动方式。吸引式电磁离合器的基本结构如图 11 所示。它由进纸凸轮、定位凸轮、托纸板、吸引磁芯、电磁线圈、复位弹簧和回位弹簧等部件构成。正常情况下,进纸凸轮被一铁制挡板限制,当发出走纸信号后,电磁线圈流过电流,由于电磁感应,线圈所产生的感应磁场吸引铁制挡板,进纸凸轮即被释放,带动进纸凸轮旋转,即将一张打印纸送入打印轨道。然后,电磁线圈电流消失,铁制挡板失去吸引力,在回位弹簧的作用下恢复原先状态,挡住凸轮转动,这样即完成了一个走纸过程。
    (2)摩擦式传动方式
    摩擦式传动系统采用摩擦式电磁离合器,其结构如图 12 所示。电磁离合器线圈通电后产生电磁场,将位于离合器中间的联动叉向连轴器一侧推动,从而推动摩擦弹簧,使摩擦弹簧的一端正好插入连轴器的对位孔中,进而带动搓纸轮旋转以完成走纸过程。

    4. 传感器


    IP属地:湖南2楼2017-03-05 02:35
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      激光打印机中的传感器主要有热敏电阻传感器、机械传感器和光电传感器三类传感器。
      (1)热敏电阻传感器
      这种传感器通过小型热敏电阻,采用热感应方式以实现最终感应控制。激光打印机在成像转印部分所使用的传感器大都属于此类。
      (2)机械传感器
      激光打印机控制面板上的开关大都使用机械传感器来实现操作控制。
      (3)光电传感器
      光电传感器由发光二极管和光敏二极管组成,通过其光电感应特性来判定是否导通,从而通知逻辑控制电路发送指令以实现打印机的控制。如打印纸传感器、送纸传感器以及出纸传感器等都属于此类传感器。


      IP属地:湖南3楼2017-03-05 02:36
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        5. 电路系统
        激光打印机的电路系统主要由接口电路、供电电路、控制电路和驱动电路等几部分构成。
        (1)接口电路
        接口电路主要肩负着打印机与主机间的通信连接任务。在数据传输方面,主要采用并行接口传输和串行接口传输两种方式。接口电路除包括通信接口外,它还有自己的微处理器和存储器。存储器可以细分为只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM),相当于存放待打印数据信息的数据缓冲器,它既能输入数据,又可以输出数据。


        IP属地:湖南4楼2017-03-05 02:37
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          (3)控制电路
          与其他类型打印机相似,控制电路主要由微处理器、只读存储器、随机存储器、定时控制电路、直流控制电路及 I/O 控制电路等部分构成。作为打印机的核心电路,控制电路负责接口电路与主机间的信息交换控制任务、接收交互面板发送的控制信息以及由直流控制电路控制的定影、驱动等操作。


          IP属地:湖南6楼2017-03-05 02:37
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            (4)驱动电路
            驱动电路主要包括:扫描驱动电路、主电机驱动电路和纸驱动电路。扫描驱动电路是将接收的打印信息经高频振荡器以产生激光束,并通过控制扫描电机的旋转带动扫描镜工作,从而完成对感光鼓的扫描曝光工作。
            主电机驱动电路则主要负责驱动主电机旋转,配合各传动齿轮的工作来实现打印运动。而纸驱动电路则主要用于驱动打印纸。


            IP属地:湖南7楼2017-03-05 02:37
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              蛮好的科普贴,还有下篇吗?多个硒鼓的彩色激光打印机会有什么区别呢?


              IP属地:广东8楼2019-10-16 16:26
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                搬运来的吧,怎么没注明出处


                IP属地:浙江9楼2023-08-23 11:02
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