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[分享] 激光打印机都采用这种调制器工作原理

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初级技工

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发表于 2010-8-19 11:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
入射光和衍射光的方向满足布雷格方程:

    θi=θd=θB

    sinθB=λ/2A=λf/2v (v=fA)

    式中:θi:入射光与超声波面的夹角;λ:光在介质中的波长;θd: 衍射光与超声波面的夹角;A:超声波波长;θB:布雷格角;f:超声波频率。 θB很小时,sinθB≈θd,则方程可简化为:θi=θd=θB=λf/2v,当衍射光和入射光的夹角为α时,则:α=θi+θd=2θB=λf/v。 式中α为偏转角,它与超声波的频率成正比。改变超声波频率f,就可以改变偏转角α,从而达到控制激光束方向的目的。
    (2)扫描器

    要使经过声光调制器后的激光束在感光鼓上产生文字或图像,激光束需要完成横向 和纵向两个方向的运动,不能依靠激光器运动来实现,因为由光电器件运动而带来的振动会 影响激光束的精度。所以激光打印机的激光器采用固定式结构,而由一个多面旋转的反射镜 来完成激光束横向扫描,依靠感光鼓的旋转实现纵向扫描。

    为使扫描器产生的扫描光束集成规定的大小,并在感光鼓上进行匀速直线运动,应采用较 好的光路系统。光路系统根据透镜处于扫描器的前后位置,分物镜前/后型两种形式,由 于物镜后型在扫描较大图形时失真严重,很少采用。物镜前型扫描线较直,但亦有失真,由 于后来生产的激光打印机中,采用多个透镜组合在一起的广角聚焦镜,焦距为300mm,多面 转镜的物距为37mm,失真度仅为0.0011%,已能完全满足激光成像的要求。

    激光打印机用的多棱扫描器(镜),一般有二面镜、四面镜、六面镜三种,由扫描电机 带动旋转,完成横向的扫描运动。它是保证激光打印机打印精度的关键部件。 扫描器完成横向扫描的原理为: 我们设定MN为扫描器的一个镜面。当入射激光束射到MN面的A点上时,若入射角 为θi,则反射光束以反射角θd反射出来,θi=θd,当MN转过一个角度φ,而入射光束方向不变,则反射光束转过2φ,也就是反射光束以MN的两倍角旋转。如果P为反射光 点在感光鼓的一端,而P1为反射光点,在感光鼓的另一端就完成了对感光鼓的横向扫描, 当然扫描器的旋转速度是极快的,所以P~P1之间也形成很多的反射激光束点。 当主电机带动感光鼓旋转,同时也完成纵向扫描的反射激光束点,就这样最终完成文 字或图像的点阵排列。

    (3)同步器

    扫描器在扫描电机的带动下飞速旋转,由于扫描电机旋转时产生的非线性失真及扫描 器几何精度的误差,会引起纵向间距和字符轨迹不均匀。在扫描系统中,装有一个同步信号 传感器,同步传感器利用布雷格衍射产生的0级光不发生偏转的性质,经过扫描器(镜)反 射后,照射同步传感器的吸收窗转换为同步信号,用它来控制高频信号发生器的起停,从而 保证扫描问距的一致,消除误差。

    (4)光学系统

    为使扫描器反射产生的激光束,聚集形成规定大小的光点,消除光束传播过程中的漫 射,需要用一组光学透镜对光束进行调制,提高扫描精度。它包括:弧面透镜、球面透镜、 反射镜。这组透镜只有将激光束校正失真度为0.1‰,才能满足激光成像的技术要求。

  5.电子显像系统

    激光打印机是精密的机械系统,它利用光、电、热的物理、化学原理通过相互作用输 出文字或图像,这些复杂的过程都由一个电子控制系统来实现,称为电子显像系统。 "静电成像"的理论是美国人卡尔逊首先提出的,因此也称为卡尔逊法。或称为放电 成像法。基本过程可分为充电、曝光、显影、转印、定影、清洁、消电7个步骤,其中5个 步骤是围绕电子显像系统进行的。

    (1)充电

    感光鼓表面光导体材料在不见光的情况下为绝缘体,呈中性状态,不带有任何电荷。 要实现在光导体表面的"静电潜像",必须在光导体表面进行充电,使之荷电。只有这样, 当激光束扫描到光导体上时,光导体被曝光的点导通,形成光束点阵。点阵电荷与基体导通 形成"电位差潜像",当感光鼓旋转到与显影磁辊相切位置时,把磁辊上载有与光导体表面 电荷属性相反的墨粉吸引到感光鼓表面,从而在感光鼓上显现出墨粉图像。

    欲使感光鼓能按照图文信息吸附上碳粉,应先对硒鼓进行充电,充电电极是一根与感光 鼓轴平行的钨丝,其上带有5~7kV的直流高压,当硒鼓表面与钨丝非常接近时,周围的空气 被电离产生电晕放电,使感光鼓带上了电荷。电压的正负由钨丝所带的电压决定,若光导材 料为硒碲合金时,则充正电,感光鼓旋转一周后使整个表面均被充电。

    激光打印机对感光鼓充电的方法,因机型不同而采用的具体充电方法也有不同,但充 电原理基本一致,都是采用直流高压的电晕放电对感光鼓表面充电。

    早期生产的激光打印机采用电极丝及栅网复合的结构充电的较多,现在新型激光打印 机大部分采用充电胶辊(FCR)对感光鼓充电。当高压发生器送到电极丝一个高压电后,电 极丝与栅网之间形成一个强电场,并释放出电 晕。使电极丝与感光鼓之间的空气发生电离,空气离子向感光鼓表面迁 移,使光导体(感光鼓)表面充满电荷。这种方法能使光导体(感光鼓)表面荷电均匀,但 同时也产生大量的负离子(臭氧)。臭氧聚集到一定量时,对人体是有害的。如佳能早期产 品LBP-SX、ST型,惠普公司的早期产品HP2、3和日本生产的松下KX6500,联想LJ6L、LJ6P等 机型均采用此方法充电。

    现代生产的激光打印机大部分都采用充电辊充电,由于采用接触式充电方式,不需要很高 的充电电压,且没有臭氧产生,但由于电离尘的积存,增加了对感光鼓的磨损,也会有充电 不均匀的现象。

    (2)扫描曝光

    就像我们用笔在纸上写字一样,扫描曝光的工具是用激光束在感光鼓上进行"书写"曝 光,这幅文字或图像是不可见的,这就是我们所说的"静电潜像"。

    当硒鼓表面经过钨丝电极时,其表面被充上正电,光导层与底基的界面感应出负电。 当激光光束中有光部分照到硒鼓表面的某个区域时,称为曝光。经曝光后的地方电阻率 明显地降低,表面的正电荷与界面的负电荷便中和消失,由于硒碲合金颗粒之间具有良好的 绝缘性能,未经曝光的表面正电荷仍保持不变,即形成一层静电潜像。

    扫描曝光就是利用感光鼓表面光导材料的光敏性质。当光导体受到激光束扫描照射后, 被光照的部分与感光鼓导电层导通使电荷消失,没有被光照射的部分仍保持充电电荷,这样 就形成一幅电位差图像,也可以理解为对感光鼓的"消电"过程。消电过程,光导体表面的 电位是在变化的,这个电位变化对打印质量影响很大。

    在对感光鼓表面充电时,随着电荷在感光鼓表面的积累,电位也不断升高,最后达到 "饱和"电位,就是最高电位。表面电位会随着时间的推移而下降,一般工作时的电位都低 于这个电位,这个电位随时间自然降低的过程,称之为"暗衰"过程。感光鼓经扫描曝光时 ,暗区(指未受光照射部分的光导体表面)电位仍处在暗衰过程;亮区(指受光照射部分的 光导体表面)光导层内载流子密度迅速增加,电导率急速上升,形成光导电压,电荷迅速消 失,光导体表面电位也迅速下降。称之为"光衰",最后趋缓。

    从理论上说光衰越快越彻底越好,实际上很难达到。剩余残留电位的高低就会影响打 印质量,如残余电位过高,将会出现打印"底灰"现象。一幅静电潜像形成后,还必须经过 如下所述的"显影"过程才能转换成墨粉图像。

    (3)显影

    把光导体表面形成的"静电潜像",经过"显影"显示出墨粉图像,这个过程称之为" 电子显影"。显影工作是由显影器完成,其作用是将静电潜像变成可见图像。 显影是利用物质间电荷同性相斥、异性相吸的原理完成的。

    显影器中装有铁粉及碳粉,经摩擦后铁粉带正电,碳粉带负电,这样铁粉被碳粉包围而 吸附了碳粉的铁粉又被永久磁铁吸附,形成类似于毛刷似的一层铁粉与碳粉混合物。 当硒鼓表面从这层磁刷下经过时,碳墨粉因带负电而被吸到硒鼓表面仍保持着正电的 部分,形成了可见的碳粉图像。搅拌器的作用,是使铁粉与碳粉摩擦带电。

    现在新生产的激光打印机一般都带有"分辨率增强方式(RET)"。通过RET方式,可以 填充斜线或弧线"点阵空穴"的缺陷,RET对横、竖向点阵不起做用。它有三种方式:① 轻度(Lighi);②中度(Medium);③深度(Dark)。RET可以结合打印浓度的选择打印出 精美的文字或图像,也称为平滑技术。不同设置,打印出样张上的标志块不同。

    显影磁辊:显影磁辊是运载墨粉的重要部件。永久磁芯是不旋转的,它的作用是利用磁性 吸附墨粉到磁辊表面。磁辊表面喷有一层粗糙的石墨层,使之与墨粉刮板形成电于空穴而利 于墨粉传递。当载有墨粉的磁辊旋转出刮板位置时,磁辊表面的墨粉除带有电荷外,由于 磁场的作用力使之形成"磁穗",也就是"墨粉雾",对磁辊外套施加偏压,使磁穗有秩序 的排列起来。磁辊"隔套"的作用是控制磁辊表面磁穗与感光鼓之间的有效吸引距离,有 利于提高墨粉"跳动显像"。

    墨粉:激光打印机使用的墨粉是单组分墨粉,投影方法的原理类似于NP复印机,也就是 NP法。"单组分墨粉"并非没有载体,因为没有载钵,墨粉就无法运载。它是将"载体" 粉化成细微颗粒与墨粉混合,超细墨粉的颗粒应小于10nm。不同型号的激光打印机由于曝光 强度及显影偏压的不同,所用的墨粉也不同,不能随意代用,不同机型同等质量的墨粉"载 体"含量不同。也有一部分打印机使用无磁性墨粉。

  6.转印和消电系统

    (1)转印装置

    用高压静电将感光鼓表面的"墨粉图像"转印到普通纸上,这一过程称为"转印"。 当带正电的碳粉随着感光鼓转到打印纸附近时,在纸的后面放置的电极放正电,由于电 压高达500~1000V,静电吸引力便使纸紧贴在光导板上,带负电荷的碳粉即被吸附到纸的表 面上了。由于这种转印方式与纸的绝缘程度有关,当纸张因天气而受潮时,碳粉将因纸张 表面的漏电而不能完全及紧密地吸附在上面,而导致打印质量不良。

    转印的方法有两种,一种为"电晕放电转印"(电极丝),另一种为"放电胶辊"转 印。二者的工作原理是相同的。机型不一,转印方式有所差别。早期生产的激光打印机多采 用电晕放电的转印方式。当载有墨粉图像的感光鼓旋转到与转印电极或转印胶辊相切的位 置时,一张打印纸也被送入二者之间,这时加到转印电极上的高压开始放电,将打印纸推向 感光鼓的同时,由于打印纸底面转印高压的电场作用,会将感光鼓上的墨粉图像吸引到打印 纸上,完成墨粉图像的二次转移。转印电极丝或转印胶辊放电极性是相同的,呈负性,但 这个负电压要比感光鼓曝光区所带负电压高,这样在把打印纸推向感光鼓的同时,也把墨粉 最大限度地吸引到打印纸上。但要注意,在墨粉转移到打即纸上时,如果打即纸受潮,绝缘 性能不好,将影响墨粉转移效率,故而会出现图像缺损、字符空心筹打印质量不佳的问题。

    (2)消电装置

    当墨粉图像转印到打印纸上的同时,打印纸也带上了电荷。在打印纸输送过程中,由 于电场和磨擦可能破坏墨粉图像的结构,所以在墨粉图像转印后,又加上了一个"消电装置 "(消电极或消电齿),也称为"分离齿"。它的作用是把打印纸和吸附墨粉上的电荷中和 ,消除极性使其显中性,物理性地附着在打印纸上,从而保证定影之前墨粉图像的精度。 消电过程采用的是交流电压,从而达到最好的消电中和效果。

     7.加热定影系统

    将打印吸附在纸上的墨粉图像,利用加压热熔的方法,使溶化的墨粉浸入打印纸中,形成 固定图像的过程,称为"定影"。

    吸附在纸上的碳粉,是由热性的树脂及碳粉混炼而成的微小颗粒,当吸附有碳粉的纸经 过两个较高而间隙又不大的金属滚筒之夹缝时,碳粉中的树脂溶化而与碳粉一起被紧紧地压 附在纸上,从而形成永久的图像,同时亦完成了激光打印的整个过程。墨粉的熔化温度约10 0℃,热辊的温度与纸张通过的速度有关,一般在150~180℃之间。感光鼓经过清扫残余 粉及光照清除剩余电荷,即进入下一轮循环

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谢谢版主的分享,好好学习一下啊
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发表于 2011-11-22 18:49 | 显示全部楼层
学习
谢谢版主{:soso_e181:}
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发表于 2021-4-3 10:57 | 显示全部楼层

谢谢楼主分享资料及经验,值得借鉴
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