激光打印机的清洁系统和机械传动系统

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8.清洁系统

　　激光打印机清洁系统的主要功能是把感光鼓表面没有完全转移的"残余墨粉"清除干 净，使下一个打印周期有一个洁净的感光鼓。理论上讲"墨粉图像"应该完全被转印，但 是很难做到。激光打印机在打印的过程中，经过充电、扫描、显像、转印几道工序，由于电 位迁移，墨粉转移，加上光导体"光衰"的影响?墨粉图像"不可能完全转移到打印纸上 ，那么残留在感光鼓表面墨粉的多少，直接影响到打印质量的好坏。

　　如果感光鼓表面上的残留墨粉不能彻底的清除干净，就会被带入下一个打印周期，破坏新生 成的"墨粉图像"。所以要对感光鼓表面进行彻底的清洁，这就需要一个感光鼓清洁器。 激光打印机有两种清洁的方法：橡胶刮板清洁和毛刷清洁。它们的作用都是对感光鼓 表面进行清洁。

　　（1）刮板清洁

　　橡胶清洁刮板是用尿醛树脂制作，有一个平直的刀刃且具有耐磨性和柔韧性。刀刃与 感光鼓表面形成一个剪切角并有一定压力。当感光鼓载着残留在表面的墨粉旋转时，残留 墨粉被清洁刮板刮入废粉收集仓内。与刮板相对的位置上还有一个止回片，以防止清洁后废 粉的飞出。由于橡胶刮板始终与感光鼓剪切并具有一定压力，会造成感光鼓表面的磨损，在 刮板刃部涂有润滑粉。如果清洁刮板刀刃有损伤，残留在感光鼓表面的墨粉便不能被彻底清 除，使下一个打印周期的图像重叠而产生不良的打印效果。

　　在打印机过程中，也可能发生熔化墨粉颗粒粘附到刮板刀刃上的现象，长久下去粘附 物会刮伤感光鼓的光导层，使感光鼓报废。

　　（2）毛刷清洁

　　毛刷清洁，就是利用旋转的辊筒毛刷，对感光鼓表面残留墨粉进行清洁，把残留墨粉 扫除，抖落到废粉收集仓内。毛刷一般用人造纤维制作，在旋转时与感光鼓磨擦扫除残留 墨粉，同时利用磨擦产生的静电吸附残留墨粉，使墨粉不致飞扬而污染打印机其他部件。 使用毛刷清扫的方式由于对感光鼓的表面磨损小，所以可延长感光鼓的使用寿命。
（1）声光调制器

　　大家知道，电视机接收到的图像和声音是由电视台将声光信号调制为电信号发射出来 的。电视机接收到电信号再经过解调，还原成图像和声音。激光打印机激光器射出的光束 也载有数据信息，这些信息的转换过程也类似于电视机信息传递过程。只是此过程是由声光 调制器转换的。声光调制器的调制频率可达30MHz左右，特性稳定，因此大多数的激光打 印机都采用这种调制器。声光调制器的工作原理是利用声光效应所产生的布雷格衍射的特 点，实现对激光束传播方向的控制。激光束欲完成图文信息的映像任务，必须用图文信息进 行调制，恰如电视台将图像及声音信号调制到无线电波上去，方能在电视机中解调出图像与 声音信号一样。声光调制器的工作原理，是利用声光效应产生布雷格衍射，若在玻璃及晶体 等超声媒质中产生超声波，便将引起周期性的折射率变化，而成为相位型衍射栅，光栅常数 等于超声波波长，当激光束射到超声媒质中时，激光束即产生衍射，衍射光的强度及方向会 随超声波的频率及强度而变化，即为声光效应。

　　当向玻璃或晶体发射超声波而产生反射，由入射角折射的光线传播而形成相位变化的衍射光 栅，光栅常数等于超声波的波长λ。如果激光束射入超声媒体中，激光束就会产生衍射，衍 射光的强度和方向随超声波的频率和强度的变化而变化，这就是声光效应。根据波干涉的加 强条件，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。

　　按布雷格衍射理论，当超声波维持一种频率的高频信号时，入射的激光束除产生一条0 级光外，还产生一条1级衍射光。0级光控制同步器和高频信号的起停，1级衍射光对感光 鼓曝光形成像素点。

　　布雷格衍射在超声波只有一种高频信号时入射的激光束除产生未偏转的0级光外，尚产生 一条1级衍射光，声光调制器在改变光束的传播时，还使0级及1级光的强度随调制信号而变化，若有若干个不同的高频正统波被加到换能器上，则能产生若干条衍射光，称这种现象为 多频衍射。在激光打印机中，高频驱动电路的作用，即是产生多个高频正弦波信号，供声光调制器使用。典型的高频信号源，可产生9个高频信号，经声光器件产生9条衍射 光。这9条高频信号频率应稳定，波形失真小，在相加电路中相加到一起送往换能器时，需各个频率的信号相互影响小，不产生畸变，以便保证经衍射后的衍射光有较好的线性。
（3）废粉收集仓

　　废粉收集仓就是回收清洁残留墨粉装置。收集后的墨粉一般情况下不再利用。因为， 收集后的墨粉中会有很多的杂质，会影响到打印质量，也有些打印机采用循环墨粉的使用方 式。被刮除的墨粉由一个螺旋送粉装置送回到供粉仓内，循环使用。但使用一段时间后，新 粉的补充量不足或新旧粉不能充分混合，打印质量会下降很多。
9.机械传动系统

　　打印过程中纸张的传送由电子控制系统控制机械装置完成传递动作。其中包括传动齿 轮、光电感应器的遮挡杠杆和搓纸轮的动作。机械传动系统，因机型不同，结构有所差别， 但工作原理基本一致。高档机型机械结构较为复杂一些。如中档以下的一般无"打印纸对 齐"装置，而高档机除有此装置以外，还有"进纸卷取器"和"出纸卷取器"。多个卷取装 置，可使打印纸的传输更加平稳，也会减少"卡纸"现象。机械传动系统主要是各部件之 间的齿轮传递，较为直观不。下面讲讲机电器件的机械传递动作是如何完成的。

　　（1）吸引式电磁离合器

　　惠普系列打印机的送纸装置，就是采用吸引电磁离合器控制进纸凸轮的止动与旋转， 来完成纸张输送。当电磁铁接受控制电路的信号电压，电磁铁线圈有电流流过，产生电磁场 吸合衔铁，凸轮释放，由传动齿轮带动搓纸轮一同转动，搓纸轮表面有橡胶层，随着搓纸轮 旋转，凸轮前缘带动一张打印纸进入打印通道。

　　（2）摩擦式电磁离合器

　　惠普、佳能，爱普生等系列高档机型打印机的送纸装置，多采用磨擦式电磁离合器，直 接带动搓纸轮、纸对齐轮送纸。它的工作原理是：当电流信号流过电磁离合器内部线圈产生 电场，离合器中间的联动叉被推向联轴器一端，两片磨擦片产生磨擦止动，由拨叉带动搓纸 轮旋转将打印纸送入打印机内的"纸对齐辊"前沿并使打印纸稍微弓起，打印纸与对齐辊对 齐。此时，对齐辊不转动，当对齐辊离合器接受命令旋转，就将打印纸送入打印通道（磨擦 式电磁离合器的搓纸轮是圆形而不是凸轮形状）。

　　（3）传感器

　　光电传感器是由一个发光二极管和光敏二极管分别装到两个密封小盒子内。在两支二 极管相对位置，各有一个感应窗。平时2个窗中间有一个杠杆遮挡片，遮挡发光二极管的 光束。光敏二极管不受光，也就不能导通，逻辑电路也不工作。当运动中的打印纸把光电 感应器中间的遮挡片杠杆撞开时，发光二极管的光束射向光敏二极管，光敏二极管受光导通 ，通知逻辑控制电路发出指令，以控制打印机下一个时段的工作。激光打印机的打印纸感应 器、送纸感应器、出纸感应器都采用光电传感器。它是主控电路的逻辑控制器件，用来实现 打印工作的时序控制。如果在打印工作中的规定时段内，没有感应到应有的动作，逻辑电 路立即向主控电路发出一个"终止"信息，使打印机停止工作，同时显示面板也会显示出" 错误"信息，等待检查或维修。
（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。

　　欲使经调制后的激光束在感光硒鼓上产生文字与图像，尚应完成横向（沿打印纸行的方向）及纵向两个方向运动。纵向运动是依靠硒鼓的旋转来完成，而光束的横向运动则由扫描 器来完成。按工作方式扫描器分声光式、电光式、检流计式及转镜式等。鉴于转镜式扫描 器有扫描角度大、分辨率高、光能损耗小及结构简单等优点，而被广泛用于激光打印机中。 为了减少多面镜旋转时产生的非线性误差，转镜的几何精度的误差及转镜驱动电动机转 速不稳等，引起的纵向间距和字符的轨迹不均匀等缺点，一般在扫描器中还装有一个同步信 号传感器。此传感器是使用布雷格衍射产生的0级光，不产生偏转，从而经多面转镜反射 后具有照射位置固定的特点，将其作为同步信号，用来控制高频信号发生器的起停，可保证 扫描间距一致，消除上述误差。

　　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θ?i，则反射光束以反射角θ?d反射出来，θ?i=θ?d，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～P?1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。