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激光打印机结构和原理

http://www.dnwx.com 来源:网络 作者: 时间:2008-03-12

  (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。
  感光鼓表面的"静电潜像"电荷与显影墨粉所带的电荷极性相反,当感光鼓与携带墨粉的磁辊*近到一定的距 离时,墨粉即被吸引,或者说是墨粉跳跃到感光鼓表面而形成"墨粉图像",也称为跳动显 影。注意:激光打即机感光鼓曝光后表面"静电潜像"的电荷呈负极性,而墨粉所带电荷 为正极性。显影单元的墨粉传递是这样完成的。
  当墨粉在粉盒内被搅拌器搅拌均匀后,墨粉由掺杂的载体运载并被磁辊内的永久磁芯 吸附到磁辊外表面上,这时墨粉不显极性。当磁辊载着墨粉旋转并与墨粉刮板相切,与之磨 擦时,使墨粉带上正电荷。墨粉在墨粉刮板和磁场作用下,在磁辊表面上形成恨薄且分布均 匀的墨粉雾。墨粉刮板还起到限制墨粉量的作用,使墨粉不致吸附过多。
  前面提到,感光鼓残留电位是打印产生"底灰"的重要原因,解决的办法是在磁辊套 上加上适当的交、直流"偏压",以抵消墨粉过量的传递。显影偏压有两个作用,适当调节 显影偏压,一是防止产生"底灰",二是调整打印浓度。实际应用中,"打印浓度"调节旋 钮就是调节显影偏压。如惠普、佳能、爱普生、联想的一些激光打印机机型都有此旋钮。但 打印浓度的提高也意味着分辨率的降低,因为过多的墨粉在定影后会影响分辨率。
  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。 激光打印机采用复合热压的方法,使用"定影组件"完成 定影。墨粉图像定影的工作过程如下:
  当载有"墨粉图像"的打印纸,由导纸器进入定影装置内的加热辊与压力胶辊之间时, 由于加热辊被加热灯加热(185℃),同时由于压力胶辊的压力作用,使墨粉熔化浸入到打 印纸中。加热辊表面涂有聚四氟乙烯涂层,不易粘附墨粉。有些机型的压力胶辊表面也有 一层聚四氟乙烯膜,这样有利于双面打印时背面的墨粉不粘附。被加热定影后的 打印纸由分离爪与加热辊分离,经排纸轮导出,完成定影全过程。

  (1)加热辊
  加热辊用无缝铝合金管制成,管壁厚度在1~3mm之间,表面涂有聚四氟乙烯。以防止 定影时熔化的墨粉粘到辊上。加热辊表面的聚四氟乙烯涂层在高温下会有稍微软 化的现象,当打印纸被卡在定影装置内时,切不可用尖锐的硬物(如改锥、摄子)强行撬出 ,这样会损坏加热辊表面涂层,影响定影后墨粉图像的完整。
  现在有很多的激光打印机采用更先进的陶瓷加热器(PCT),它升温快、节电,如惠普4L 。4P、5L、6L、6P、2100、4000、5000和佳能460、660、800和JX等型号都采用陶瓷加热 器定影。
  (2)加热灯
  有些激光打印机用的加热灯是卤素灯管,功率一般为350~750W,固定在加热辊 中间,不随加热辊旋转,当打印机通电后,加热灯亮,对定影辊进行预加热,约1至2分钟后 热辊的温度达到185度左右,当加热辊表面温度达到定影温度时,由*在加热辊表面检测温 度的热敏电阻通知主逻辑电路停止加热,准备好灯亮起,打印机可以开始打印。当加热灯损 坏时,整机不工作,有显示面板的机型会显示出错误指示或错误代码50 Error信息。
  (3)压力胶辊
  压力胶辊又称下辊,它的作用是与加热辊共同完成对打印纸上墨粉的热压定影和传送。压 力的大小由两端的支架弹簧控制,压力辊一般由耐高温的硅橡胶制成,有的激光打印机中的 压力胶辊采用蜂窝耐热海绵制作,外表面是一层聚四氟乙烯膜,这样更利于打印纸与压力胶 辊分离,防止卡纸。
  (4)温度控制器(热敏电阻)
  激光打印机温度控制的方法大部分采用热感应方式,用小型热敏电阻与加热辊接触, 感知加热辊温度(165~200℃)。再由逻辑电路控制加热灯的开与关,实现激光打印机 恒定的定影温度。热敏电阻的性能是外部温度越高,热敏电阻的阻值越低。

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