作为计算机的输出设备之一,打印机的技术也在随着科技的发展不断更新换代,激光打印机就是科技发展下的一种产物,分为黑白激光打印机和彩色激光打印机两种。那么,激光打印机原理是怎么样的呢?下面就为大家介绍下激光打印机工作原理。
1、工作原理
黑白、彩色激光打印机,其基本工作原理是相同的,都采用“静电照相”技术,将打印内容转变为硒鼓上以像素点为单位的点阵位图图像,再转印到打印纸上。
2、打印引擎的工作原理
打印引擎的主要功能是控制打印控制器将接收到的打印内容转印到打印纸上,它包括激光扫描器、反射棱镜、硒鼓、碳粉盒、定影辊、充电辊和走纸机构等。工作原理:来自打印控制器的光栅位图图像数据,首先被输入激光扫描器,转换为激光扫描器的激光束信息,通过反射棱镜对硒鼓充电,硒鼓表面形成了以正电荷表示的与打印图像完全相同的图像信息,然后吸附碳粉盒中的碳粉颗粒,形成硒鼓表面的碳粉图像,再利用正负电荷相互吸引的原理,硒鼓的碳粉图像便转印到打印纸上,再经过热转印部件加热,使碳粉颗粒完全与纸张纤维吸附,形成牢固的打印图像。
3、打印控制器的工作原理
打印控制器的主要功能是通过接口或网络与电脑通信,接收电脑发送的控制和打印信息,同时向电脑传送打印机状态信息。打印控制器实质上就是一台功能完整的电脑,包括通信接口、微处理器、内存和控制接口四种基本功能模块,有些高端机型还配置了硬盘。
4、激光打印机的成像转印过程
激光打印机是将激光扫描技术和电子照相技术相结合的打印输出设备,由充电系统、曝光系统、显影系统、转印系统和定影系统等部件组成。成像转印过程包含以下6个步骤:
第1步:充电
充电过程是指完成对硒鼓的充电工作,以使硒鼓能按图文信息吸附上碳粉。充电系统主要由充电电极组成。充电电极是由一根与硒豉、轴平行的钨丝,它带有5~7kV的直流高压。目前许多激光打印机都采用接触式充电方式。接触式充电示意图如下图所示,它虽避免了臭氧的产生,但这种方式增加了硒鼓的磨损,而且会出现充电不均匀的现象。
第2步:曝光
曝光是激光光束照射到硒鼓表面光电导材料的过程,由激光束和硒鼓组成。用带有打印数据信息的激光束扫描硒鼓表面时,被光照射的部分与硒鼓导电层直接导通,电荷迅速消失,而未被光照射的部分则仍然维持绝缘状态,进行暗衰过程,因此基本保持着高电位。在曝光结束的瞬间,产生了不可见的文字或图像的静电潜像。
第3步:显影
显影也称显像,由显影器和搅拌器组成,其作用是将WWw.aIhUaU.COM静电潜像变成可见的图像。显影器中装有铁粉和碳粉,通过搅拌器的作用,使铁粉与碳粉摩擦带电。经摩擦后的铁粉带正电,碳粉带负电,铁粉被碳粉包围,而吸附了碳粉的铁粉又被永久磁铁吸附,形成一层铁粉和碳粉混合物,形如磁刷。当硒鼓表面从磁刷下经过时,碳粉因带负电荷而被吸附到硒鼓表面上,在鼓上形成可见的碳粉图像。
第4步:转印
转印系统的作用是将硒鼓上的碳粉图像转印到普通纸上,由硒鼓和静电棒组成。当带正电的碳粉随硒鼓转到打印纸附近时,在纸的后面安装有静电棒,静电棒的电压高达500V~1000V,静电吸引力使打印纸紧贴在光导板上,同时带负电荷的碳粉被吸附到纸的表面。目前,激光打印机的转印方法有两种,一种是电晕放电转印;另一种转印方法是放电胶辊转印。与电晕放电转印不同的是这种方式采用的是放电胶辊而不是电极。
第5步:定影
定影是将吸附在纸上的碳粉永久地固定在打印纸上的过程,由定影热辊、定影辊驱动机构组成。吸附在纸上的碳粉,是由热熔性的树脂(定影作用)及碳粉精炼而成。碳粉的熔化温度约为l00℃,热辊的温度与纸张通过的速度有关,一般在150℃~180℃之间。
第6步:清洁
光电导体表面在转印后仍滞留着残余碳粉和残余电荷,如不清除,会产生重叠影像或原稿内容脏乱。清洁方法最主要有3种:放电曝光清洁、刮板清洁和毛刷清洁。放电曝光清洁是通过交流高压放电配之以充分曝光来消除光电导体上的残余电荷。刮板清洁是用刮板将残余碳粉刮掉。这种清洁方式与刮板式相比,对硒鼓表面磨损小,一定程度上延长了感光鼓的使用寿命。
当计算机通过电缆向打印机发送数据时,打印机首先将接收到的数据暂存在缓存中,当接收到一段完整的数据后,再发送给打印机的处理器,处理器将这些数据组织成可以驱动打印引擎动作的类似数据表的信号组,对于激光打印机而言,这个信号组就是驱动激光头工作的一组脉冲信号。
激光打印机的核心技术就是所谓的电子成像技术,这种技术融合了影像学与电子学的原理和技术以生成图像,核心部件是一个可以感光的硒鼓。激光发射器所发射的激光照射在一个棱柱形反射镜上,随着反射镜的转动,光线从硒鼓的一端到另一端依次扫过(中途有各种聚焦透镜,使扫描到硒鼓表面的光点非常小),硒鼓以1/300英寸或1/600英寸的步幅转动,扫描又在接下来的一行进行。硒鼓是一只表面涂覆了有机材料的圆筒,预先带有电荷,当有光线照射时,受到照射的部位会发生电阻的变化。计算机所发送来的数据信号控制着激光的发射,扫描在硒鼓表面的光线不断变化,有的地方受到照射,电阻变小,电荷消失,也有的地方没有光线射到,仍保留有电荷,最终,硒鼓表面就形成了由电荷组成的潜影。
墨粉是一种带电荷的细微塑料颗粒,其电荷与硒鼓表面的电荷极性相反,当带有电荷的硒鼓表面经过涂墨辊时,有电荷的部位就吸附了墨粉颗粒,潜影就变成了真正的影像。硒鼓转动的同时,另一组传动系统将打印纸送进来,经过一组电极,打印纸带上了与硒鼓表面极性相同但强得多的电荷,随后纸张经过带有墨粉的硒鼓,硒鼓表面的墨粉被吸引到打印纸上,图像就在纸张表面形成了。此时,墨粉和打印机仅仅是靠电荷的引力结合在一起,在打印纸被送出打印机之前,经过高温加热,塑料质的墨粉被熔化,在冷却过程中固着在纸张表面。
将墨粉传给打印纸之后,硒鼓表面继续旋转,经过一个清洁器,将剩余的墨粉去掉,以便进入下一个打印循环。
彩色激光打印机的成像原理和黑白激光打印机相似的,都是利用激光扫描,在硒鼓上形成电荷潜影,然后吸附墨粉,再将墨粉转印到打印纸上,只不过黑白激光打印机只有一种黑色墨粉,而彩色激光打印机要使用黄、品、青、黑四种颜色的墨粉。
四种颜色,彩色打印要进行四个打印循环,基于CMYK色系,每次处理一种颜色。这四个打印循环有两种处理方法,一种是利用转印胶带,每处理一种颜色,将墨粉从硒鼓转到转印带上,然后清洁硒鼓再处理下一种颜色,最后在转印带上形成彩色图像,再一次性地转印到纸张上,经加热固着;还有一种方法就是某些惠普彩色激光打印机所使用的方法,处理完一种色彩,墨粉就吸附在硒鼓上,接着处理下一种色彩,最后一次性地转印到打印纸上。
彩色激光打印机的关键技术是色彩的合成。虽然理论上黄、品、青、黑四种基色可以合成出成千上万种缤纷的色彩,但固体的墨粉如何进行色彩混合却不象两种颜色的光束汇到一起那么简单。早期的彩色激光打印机采用半色调技术,在处理每一点的颜色时,一种墨粉只有“有”和“无”两种状态,由于墨粉颗粒非常细微,打印“点”可以比“像素点”小很多,由不同打印点的色彩组合来决定一“像素点”最终的颜色。
那人们为什么要使用激光打印机而不是更便宜的喷墨打印机呢?激光打印机的主要优点在于其高速度、高精度和低打印成本。激光的运动速度非常快,所以可以用比喷墨打印机快很多的速度“写入”内容。此外,由于激光束的直径可以发生变化,所以它可以更精确地绘制图案,同时不会浪费墨水。
激光打印机一般比喷墨打印机昂贵,但是它的使用成本并不高--墨粉便宜而且能长时间使用,而喷墨打印机的墨盒不仅昂贵而且墨水很快便会用尽。这就是办公场所通常使用激光打印机作为其“坐骑”的原因,因为这些地方经常要打印很长的文档。在大多数型号的机器中,机械上的低效率会通过先进的处理效率得到补偿。典型的激光打印机控制器可以为小型办公室中的所有人提供服务。
在激光打印机最初面市时,由于其价格过于昂贵而无法用作个人打印机。但是之后,激光打印机已经变得越来越便宜。现在,一台具备基本功能的激光打印机的价格比一台好的喷墨打印机贵不了多少。
随着技术不断进步,激光打印机的价格还将继续下降,而性能却会不断提高。我们还会看到众多的创新设计,并有可能出现对静电打印技术的全新应用。许多发明家相信,对于简单的静电所蕴含的潜能,我们现在利用到的也许只是九牛一毛!