激光打印機原理及基本構(gòu)造.doc

1、激光打印機原理及基本構(gòu)造一、何為激光打印機激光打印機是由激光器將計算機送來的文字圖形信息轉(zhuǎn)換生成激光束，并經(jīng)一系列光學系統(tǒng)后沿感光鼓的軸線勻速掃描感光鼓，從而形成與輸入信息相對應的靜電潛像。它的產(chǎn)品稱為激光產(chǎn)品.激光產(chǎn)品以其速度快,頁產(chǎn)量高、打印出的產(chǎn)品在經(jīng)過若干年后都不會產(chǎn)生字跡模糊等特點而倍受廣大消費者青睞。激光打印機根據(jù)其打印速度可分三類：高速類100頁/分，中速類：3060頁/分，低速類20頁/分。低速類激光打印機是目前普遍用于辦公及桌面印刷系統(tǒng)的打印。二激光類產(chǎn)品分類激光類產(chǎn)品主要是各類激光打印機、復印機消耗材料，按照產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)使用功能和目前的出貨方式，產(chǎn)品可以分為五類：一體式碳粉盒

2、、分體式碳粉盒、空殼、瓶裝碳粉及配件。1 一體式碳粉盒，主要是各款Recycle產(chǎn)品，該類產(chǎn)品的特點是將激光影印原理涉及到的各種元件，（定影和轉(zhuǎn)印元件除外）組合在一個塑料盒內(nèi)，包括有：OPC、PCR、MR、清潔刮刀、出粉刀、密封片、碳粉、粉倉、廢粉倉等.使粉盒的使用和更換非常方便，同時也便于維修和回收利用。2分體式碳粉盒，該產(chǎn)品涉及激光影印原理中顯影過程的一部分,其余各元件均安裝在打印機內(nèi)。該產(chǎn)品主要由塑料件、碳粉盒、碳粉和一些附件組成。工廠生產(chǎn)過程中，按輸送碳粉的方式，粉盒的材質(zhì)以及附件的不同又細分為以下四種： 普通碳粉盒，是指塑料外殼內(nèi)盛裝碳粉的產(chǎn)品，它包括相關的激光打印機碳粉盒幾乎所有的

3、復印機用碳粉盒。使用過程中只需將封膜拉開，碳粉灌入顯影裝置中即可。 帶攪拌的碳粉盒，是指普通碳粉盒中增加有攪拌裝置的碳粉盒。這類碳粉:裝入打印機，在打印過程中機器帶動粉盒中的攪拌裝置將粉盒中的碳粉均勻地加入到顯影裝置內(nèi). 帶附件的碳粉盒，是指產(chǎn)品除盛裝碳粉的盒外，還有其它附件，如廢粉瓶、粉掃、清潔布等，隨碳粉盒一起銷售。該類產(chǎn)品，在使用更換碳粉盒時，往往需要同時更換廢粉瓶、碳粉掃或清潔打印機發(fā)光二極管(LED）。 紙筒類碳粉盒，該類產(chǎn)品與上述三類產(chǎn)品不同之處僅在于盛裝碳粉的盒不用塑料制作，而是用紙質(zhì)材料制成。使用方法與上述相同。3空殼：是指不裝碳粉也不帶附件的粉盒,該類產(chǎn)品主要是銷售給其它激光

4、材料制造商，由其裝粉配套后再出售.4。 瓶裝碳粉，是一種用塑料瓶子盛裝碳粉的產(chǎn)品，由用戶自己將碳粉灌入相應產(chǎn)品的顯影裝置中，其性質(zhì)是普通碳粉盒中的一個特殊產(chǎn)品。5配件:是指在生產(chǎn)或使用激光打印消耗材料時用到的一些零配件,如封條、粉掃、掃墊、廢粉瓶、漏斗、密封海棉框、海棉條等。三激光打印機基本原理：激光打印機工作過程所需的控制裝置和部件的組成、設計結(jié)構(gòu)、控制方法和采用的部件會因廠牌和機型不同而有所差別，如: 對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。 高壓轉(zhuǎn)印采用的部件有所不同。 感光鼓曝光的

5、形式不同。有的機型使用掃描鏡直接對感光鼓掃描曝光，有的機型使用掃描后的反射激光束對感光鼓進行曝光。 不過他們的工作原理基本一樣.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，與此同時,由計算機送來的二進制圖文點陣信息，從接口送至字形發(fā)生器,形成所需字形的二進制脈沖信息，由同步器產(chǎn)生的信號控制9個高頻振蕩器，再經(jīng)頻率合成器及功率放大器加至聲光調(diào)制器上，對由反射 鏡射入的激光束進行調(diào)制。調(diào)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鼓（硒鼓)表面上,使角速度掃描變成線速度掃描，完成整個掃描過程. 硒鼓表面先由充電極充電，使其獲得一定電位，之后經(jīng)載有圖文映像信息的激光束的曝光，便

6、在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，在經(jīng)過轉(zhuǎn)印區(qū)時，在轉(zhuǎn)印電極的電場作用下，墨粉便轉(zhuǎn)印到普通紙上，最后經(jīng)預熱板及高溫熱 滾定影，即在紙上熔凝出文字及圖像。在打印圖文信息前，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，即可進入新的一輪工作周期1碳粉 碳粉是重要的顯影材料,打印機打出的文字圖案都是碳粉顯示出的，碳粉在顯影區(qū)由于磨擦而產(chǎn)生一定量的靜電荷,有些碳粉磨擦后帶正電荷,有些碳粉磨擦后帶負電荷，所以首先從電性上分就有負性碳粉和正性碳粉之分，每種打印機都只能選擇一種電性的碳粉用于顯影，若極性錯誤，就會出現(xiàn)文字圖案淺色，且無

7、像區(qū)產(chǎn)生過大底灰。 按磁性還可分為磁性粉和非磁性粉磁性碳粉包含磁性顏料，通常是氧化鐵,顯影時靠磁輥被吸附到顯影區(qū)，通過與磁輥套和出粉刀磨擦而產(chǎn)生靜電；因此這種體系中靠電力和磁力進行顯影。而非磁性碳粉中沒有磁性物質(zhì)，因此這們的體系中粉盒不包含磁輥這個部件，這種體系中只依靠靜電力而進行顯影。這種顯影系統(tǒng)的特點是粉盒的頁產(chǎn)量高。即每頁打印稿的耗粉量少，另一方面，有此采用這種碳粉的顯影系統(tǒng)可重復使用廢粉，如：oki 400/800。  Brother TN430就是重復使用廢粉的系統(tǒng)。2、感光鼓(OPC)感光鼓又稱硒鼓。我們目前所生產(chǎn)的一體式碳粉盒的OPC表面涂層里不含有硒,而是由

8、氧化鋅、硫化鎘等到材料組成。而復印機里面的OPC表面涂層硒占有主要成份，它的化學穩(wěn)定性極好，價格昂貴，其頁產(chǎn)量可達30萬頁/鼓。而我們所生產(chǎn)的碳粉盒的壽命在10000頁左右,且化學穩(wěn)定性也不及復印機硒鼓。不論復印機硒鼓還是一體式碳粉盒的OPC它們有一個共同的特性，將它們置到暗處時，電阻率很高，往往達到1015.cm或更高。經(jīng)過一定波長的光照后，電阻率明顯下降，往往為1010-12.cm或更低。當停止光照重新置于暗處時，電阻率會回到原來水平.如果對其施加一個電場,光照部分與未光照部分的電流強度會有明顯的差異.感光鼓是在鋁筒表面涂上光致導電的半導體材料形成的，一般激光打印 機上使用 的感光鼓是由鋁

9、和有機光導體組成的,鼓是一體盒的心臟，所有其它 部件都位于鼓的四周以鼓為中心而發(fā)揮各自不同的作用，感光鼓在打印機中經(jīng)過充電，曝光，顯影后，在其表面形成可視的碳粉圖像，鼓在運行時，首先由充電輥或電暈絲消除鼓上的殘余電位，然后又充上大紙500V至600V的電壓，因為是充負電的，與毗鄰的帶負電的碳粉云自然排斥,只有當一個計算機源向打印機傳遞一個數(shù)據(jù)時才發(fā)生圖像顯影,當打印機接到數(shù)據(jù)時，它通過激光束傳遞圖像,鼓上被照射的區(qū)域由于放電而產(chǎn)生電位變化，鄰近的碳粉被吸引過來，這樣鼓上便形成了碳粉圖像。3、磁輥（MR）磁輥對圖像密度（即黑度）影響最大的部件之一.磁輥由磁芯、磁套以及一些附件組成，這些附件中最重

10、要的是使磁輥與外界接觸的導電彈片或小導線。碳粉靠的是磁芯的磁性，在出粉刀的控制下，形成一特定厚度的碳粉粉層，并使碳粉與磁輥表面磨擦，磨擦作用使碳粉帶有一定量的電荷，一個1600V的交流電從800V到800V循環(huán)疊加在一個直流負電壓上通過磁套振動，振動的電流使碳粉在磁輥上跳上跳下,這就形成了一個“碳粉云”,使碳粉在鼓上進行圖像顯影。簡而言之，磁輥的主要功能：（1）通過隱含的磁芯，將碳粉吸向磁輥套；（2)磨擦使碳粉帶電；（3） AC及DC電壓通過磁輥套使得帶電的碳粉“跳動”。(4)出粉刀(DB）出粉刀是安裝在粉倉出粉口的部件,有金屬做的,現(xiàn)在大部分是橡膠做的.金屬做的出粉刀在粉盒中刀口與磁輥間有一

11、間隙來控制磁輥表面吸附碳粉的厚度，而改進了的橡膠出粉刀與磁輥表面接觸,不僅能起到限制碳粉厚度的作用而且協(xié)助碳粉磨擦帶電。（5）粉倉出口的密封刮片：大部分粉盒的粉倉出口都有一個塑料薄片,其作用是防止碳粉從這一側(cè)漏出。(6）充電輥(PCR）、電暈絲充電輥的功能是消除感光鼓上的殘余電位，并負責給感光鼓充電。它是由金屬軸和導電橡膠組成的圓柱體。電暈絲是負責給感光鼓充電的金屬細絲，上面要加高壓，首先使空氣電離,而后使感光鼓表面帶上靜電，這雙重功能使得它在最新型的桌面激光打印機和傳真機中取代了電暈絲和消電燈，它降低了高壓電源的重量、尺寸和費用,取消了消電燈，節(jié)約成本并節(jié)省感光體周圍珍貴的空間,另外，使得打

12、印機臭氧的排放量大大地減少。電暈絲：是負責給鼓充電的金屬細絲，上面要加高壓，首先使空氣電離，而后使感光鼓表面帶上靜電，在目前的打印機中它已被充電輥所取代。（7）清潔刮刀(WB)清潔刮刀靠在感光鼓上,以將感光鼓表面上未被轉(zhuǎn)印的殘余碳粉清潔掉。清潔刮刀是由金屬基架和聚氨酯刮片組成的，金屬基架的作用是固定橡膠條,使得橡膠條平直。這樣能保證刀口與感光鼓的接觸在一條直線上.保證感光鼓表面上未被轉(zhuǎn)印的殘余碳粉清潔干凈。（8）粉倉粉倉是一個碳粉的倉庫，原設計者根據(jù)粉倉的大小而規(guī)定了不同的裝粉量，一般粉倉是有一個攪拌器，以保證出粉均勻.（9)廢粉倉廢粉倉當然就是廢粉的倉庫,它存儲清潔刮片從鼓表面刮下的未轉(zhuǎn)印到

13、紙上的碳粉,有些廢粉倉中有一個類似攪拌器的東西，一般是葉片型的，以保證及時將廢粉倉收集崦不致溢出。（10）傳感桿有些粉盒的粉倉中有一個金屬桿，都安裝在磁輥下面,它就象一個天線一樣，當磁輥與這個桿之間出現(xiàn)空隙時，它就會讓機器顯示碳粉快用完了，即出現(xiàn)TONER LOW信號。（五）講幻燈片中一體盒的原理1、充電充電就是以靜電高壓放電的形式使光電導體的表面帶電,從而獲得較高的表面電位。OPC是由氧化或硫化鎘和鋁基構(gòu)成,它的鋁基一定要接地。電暈絲同高壓發(fā)生器的輸出端連接,被電離帶負電荷的空氣離子在電場力的作用下被推向OPC的表面,一方面與OPC的表面親和，一方面從鋁基感應出來的正電荷相平衡.因為這時的光

14、電導層未經(jīng)光照,基本為絕緣狀態(tài)（只有微弱的漏電流），恰似一個平板電容器兩極板間的絕緣介質(zhì)，在它的兩個界面(一個是空氣界面，一個是底基界面）形成了兩個電荷量相同而極性相反的電荷層，這與電容器充電原理一樣。OPC與空氣界面的電荷層也與電容器的正極板一樣,呈負電性。形成這一電荷層電層的電量越大，表面電位就越高.   由于OPC屬于N型半導體導電方式，對其充負電有利于受光照后導電能力的增強。如果是用氧化鋅、硫化鎘、有機合成材料制成的光電導體，則要充電，即負靜電高壓電暈放電，表面電荷層是負電荷層,表面電位是負極性電位，而底基感應電荷層是正電荷層。這是因為氧化鋅等材料屬于N型半導體導電

15、方式,對其充負電有利于它們光電導性能的增強。   充電，是靜電復印的首要步驟。為了同其他過程中的高壓充電相區(qū)別，這步充電往往稱為“主充電".2曝光（Exposure或Illuminating）    曝光就是電腦等其它部件將要進行打印的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電訊號后傳遞給激光發(fā)生器，激光發(fā)生器將信號轉(zhuǎn)換成光訊號,照射到OPC表面，使光OPC的表面形成對應于電腦等其它部件將要進行打印的數(shù)據(jù)的靜電潛像。    我們一般將圖像分為“黑區(qū)"和“白區(qū)"，即：能反射光線的部分(如黑色文字部分）為白區(qū)，不能反射

16、光線的部分為黑區(qū)。對應于要打印的數(shù)據(jù)的黑區(qū)，曝光時OPC經(jīng)光照的部分被稱為“亮區(qū)”,對應于要打印的數(shù)據(jù)的白區(qū)，曝光時OPC被光照射的部分被稱為“亮區(qū)”。這時,OPC的亮區(qū)因被光照變?yōu)閷щ姞顟B(tài)，正負電荷透過光電導體互相中和，表面電位大幅度降低,而未被光照射的部分仍維持絕緣狀態(tài),僅僅進行暗衰過程，因此，基本保持著高電位；在曝光結(jié)束的瞬間，光電導體表面上形成了與要進行打印的數(shù)據(jù)圖像對應的靜電潛像。3顯影（Developing）    顯影是將靜電潛像變?yōu)槿搜劭梢姷纳珓﹫D像的過程.能夠使圖像顯現(xiàn)出來的色劑稱為顯影劑。一體式的碳粉盒顯影劑是帶負電的；而復印機的顯影劑是帶正電

17、的，復印機的顯影劑又分雙組分顯影劑和單組分顯影劑兩大類.雙組分顯影劑是由墨粉和載體兩種成分構(gòu)成；單組分顯影劑是墨粉和載體合二為一的產(chǎn)物，顆粒是單一成分的。即使是雙組分顯影劑,使圖像顯現(xiàn)的有效成分也是墨粉，而載體僅起攜載和輸送墨粉顆粒到顯影區(qū)的作用。OPC正負電的情況下，靜電潛像是負電荷圖像，需要的墨粉是能夠通過摩擦帶負電性的墨粉；顯影的過程中，OPC的亮區(qū)電位極低；而暗區(qū)電位高，很容易吸附墨粉顆粒,使靜電潛像變?yōu)橥M行打印的數(shù)據(jù)相對應的墨粉圖像。靜電潛像電位越高的部分,吸附墨粉的能力越弱，反之則強。吸附墨粉顆粒的多少，呈現(xiàn)不同層次的黑度,給人一種層次感。4轉(zhuǎn)?。═ransfer）轉(zhuǎn)印是將OP

18、C上的墨粉圖像轉(zhuǎn)移到普通紙上的過程。轉(zhuǎn)印時,是將一張普通打印紙覆蓋在轉(zhuǎn)印輥上，在轉(zhuǎn)印輥用一個同主充電極性相反的高壓靜電沿紙的背面移動的同時進行電暈放電，所形成的強大電場使墨粉顆粒從OPC上被解吸而轉(zhuǎn)移到普通紙上.在轉(zhuǎn)印的過程中，由于靜電潛像電位對轉(zhuǎn)印高壓形成的電場強度在越靠近光電導體表面的地方抵消作用越大,加之萬有引力的作用以及墨粉顆粒在轉(zhuǎn)移過程中的擁擠現(xiàn)象等因素，在轉(zhuǎn)印高壓作用的瞬間內(nèi)，不可能將墨粉全部轉(zhuǎn)移到紙上，總有一些墨粉殘留在OPC上.這些殘留在OPC上的墨粉叫做殘余墨粉。經(jīng)轉(zhuǎn)印后，殘余墨粉的量越大,說明轉(zhuǎn)印效率越低。當然，我們希望打印機有較高的轉(zhuǎn)印效率。衡量的方法是用轉(zhuǎn)移到紙上的墨粉

19、量同轉(zhuǎn)印前OPC上的墨粉量相對比，可以這樣表示:轉(zhuǎn)印率=轉(zhuǎn)印到紙上的碳粉量/(紙上墨粉量+廢墨粉量) 這個比值越大，就說明轉(zhuǎn)印效率越高。一般復印機以75為標準；低于75為低,高于75為高,能夠達到85%的就應相當理想了。5定影（Fixing）被轉(zhuǎn)印到紙上的墨粉圖像還沒有和紙合為一體,用手一摸就會被抹掉，因此，還需要將墨粉固化到紙上才能成為最終可供實用的打印品，這一固化的過程就叫做定影。目前，定影的方式很多，但基本上是以熱定影為主。采用染色的合成樹脂顆粒做墨粉.當熱源使墨粉達到熔點時，顆粒會熔化，互相融合并向紙基滲透,當離開熱源溫度降低時,墨粉凝固，墨粉與紙融為一體，墨粉顆粒之間也融為

20、一體,使圖像既固化到紙上，又變得光潔、平整、細膩而富于質(zhì)感。現(xiàn)在，大多數(shù)打印機除用熱源融化墨粉外，還同時施加一定壓力，以增強固著能力.定影的關鍵是定影溫度的控制,既能使墨粉融化,又不致分散，以保證圖像的清晰。6清潔（Clealing）OPC表面在轉(zhuǎn)印后仍滯留著廢余墨粉和殘余電荷，如果不清除,就勢必帶入到下一個復印過程，前一張原稿的殘余圖像就會在后一張的打印品中顯現(xiàn)出來，顯然誰也不愿意去看有疊影或有前一原稿內(nèi)容的臟亂打印品，因此，清除廢余墨粉和殘余電荷極其重要，這就必需有一個“清潔"的過程。清潔的方法很多,有的用交流高壓放電配之以充分曝光來消除光電導體上的導體的殘余電荷，有的用橡塑刮板

21、將殘余墨粉刮掉,有的采用反充電曝光加磁刷回收墨粉的辦法等等。綜上所述,從充電、曝光、顯影、轉(zhuǎn)印、定影到清潔六個步驟，就組成了打印的基本過程.（六）一體盒所需達到的基本打印指標是什么？1、  圖像密度（黑度）：是指色粉顆粒阻擋光線透過的程度。從另一方面講，亦是色粉顆粒覆蓋紙基的程度，覆蓋率越高，則光線通過越少，密度值越高.反之，覆蓋率越小，則光線通過越多，密度值越低.2、  底灰：是指打印品上非圖像區(qū)域的密度。在打印過程中，由于各種因素如充電、曝光、顯影或OPC性能變化等,都可能在非圖像區(qū)域產(chǎn)生灰霧，這種灰霧被轉(zhuǎn)印到打印品上就成為底灰.3、 頁產(chǎn)量：是指一個未經(jīng)使用的粉盒從剛

22、開始打印到粉盒不能進行打印時所打印的紙張數(shù)量,通常以5%覆蓋率為準。4、 定影牢固度：是指衡量碳粉圖像經(jīng)定影后粘附在紙上的能力。對打印稿最基本的要求是圖像密度即黑度和底灰要達到一定水平，本公司的標準是黑度>1.35，底灰0。08，對于打印圖像的用戶來講還會要求分辨率，另外打印稿上圖像要均一，字體牢固，無異常污點等。絕大部份用戶都會要求字體無空心現(xiàn)象，那么黑度是不是越黑越好呢？當然不是，實際上黑度和分辨率是相互矛盾的，黑度和一個盒子的頁產(chǎn)量也是相互矛盾的，二者只能得其一，而不能兼得，很明顯，黑度值越高，耗粉量越高，分辨率會相對降低，頁產(chǎn)量降低。二常見缺陷分析底灰是一種常見的打印缺

23、陷,是打印紙的空白這一種霧狀陰影，有許多原因?qū)е碌谆业漠a(chǎn)生，機器成像部件、碳粉、打印介質(zhì)及打印環(huán)境都能引起底灰。1、機器當機器正常非工作時,各部件充電不充足時，施加到粉盒組件的實際電壓就會有偏離，原裝產(chǎn)品在這方面有相當強的適應能力，而代用品對電源電壓的適應能力往往不強，若PCR得不到足夠的電壓，那么就不能給感光鼓足夠的電位，從而導致底灰的產(chǎn)生，有時會遇到壓原裝粉盒打印正常，而用代用粉盒確實產(chǎn)生底灰，其原因不一定在粉盒本身，也許是機器電壓不足。2、 充電輥（PCR）PCR最常見的缺陷是鬼影和底灰，PCR對環(huán)境非常敏感、灰塵、污染物、濕度都影響著它的充電性能。原裝的充電輥是由鋼軸加三層材料制成，軸

24、的表面是導電橡膠,外面是阻擋層,最外面是保護層，經(jīng)常受到磨損的便是最外面的保護層，這一層磨壞后，充電輥的充電性能就易受溫度影響,溫度太高或太低都會使其充電效率降低,從而導致底灰.3、感光鼓（OPC）采用佳能引擎的激光打印機中采用的是有機光導體（OPC）鼓,在顯影過程中鼓表面被充電,表面電位大約到-600V，激光掃描處成為導體，表面電位迅速下降，經(jīng)摩擦而帶負電的碳粉就跳到感光鼓表面的放電區(qū)，形成碳粉圖像,而未經(jīng)激光照射的碳粉維持其表面電位,碳粉被排斥回到磁輥上當感光鼓表面的電位不夠高時，打印區(qū)沒有足夠的電位排斥碳粉將留在這里，將在打印品上就形成了底灰。感光鼓一般由鋁基涂三四層光導體材料組成，最外層電荷傳輸層,負責維持充電電位，正常使用的感光體隨著不斷的使用，鼓的表面會受磨損,加上化學降解，使用到一定程度的感光鼓電荷接收能力會下降,最終表面電位將達不到正常充電水平，導致底灰的產(chǎn)生，另外一些制造不當?shù)母泄夤?，由于其表面電位達不到正常水平，也會產(chǎn)生底灰.4、 磁輥磁輥在圖像形成的過程中起二個作用，通過隱含的磁芯，將碳粉磁性地吸和磁輥套，使碳粉磨擦帶電,AC及DC電壓加到磁輥套上，使得帶電的