激光技術(shù)出現(xiàn)于60年代，真正投入實際應(yīng)用始于70年代初期。最早的激光發(fā)射器是充有氮-戒（HeNe）氣體的電子

激光管，體積很大?因此在實際應(yīng)用中受到了很大限制。70年代末期，半導(dǎo)體技術(shù)趨向成熟。半導(dǎo)體激光器隨之誕生，

高靈敏度的感光材料也不斷發(fā)現(xiàn)?加上激光控制技術(shù)的發(fā)展，激光技術(shù)殂速成然，并進入了實際應(yīng)用領(lǐng)域。以美國'

日本為代表的科研人員，在靜電復(fù)印機的基礎(chǔ)上，結(jié)合了激光技術(shù)與計算機技術(shù)，相繼研制出半導(dǎo)體激光打印機。這

種類型打印機的打印質(zhì)量好、速度快、無噪音，所以很快得到了廣泛應(yīng)用。

90年代初，美國惠普公司和日本佳能公司生產(chǎn)的激光打印機，打印速度可達(dá)到每分鐘8頁，打印精度為600DP1。

其中惠普公司的分辨率增強技術(shù)（ResolutionEnhancementTechnology）及PCL打印機語言，已成為世界標(biāo)準(zhǔn)。激

光打印機按其打印輸出速度可分為三類：即低速激光打印機（每分鐘輸出10-30頁）；中速激光打印機（每分鐘輸出40

?120頁）；高速激光打印機（每分鐘輸出130-300頁）?，F(xiàn)在激力打印機仍以惠普、佳能、愛普生占據(jù)主要市場，此

外，還有利盟（Lexmark）、施樂、松下、理光等系列。近年來我國的聯(lián)想公司和方正公司也相繼生產(chǎn)出了適用的激光

打印機，并也占據(jù)了一些市場份額。

鑒于激光打印機如今使用非常廣泛，但多數(shù)用戶對于維修及故障排除都不太在行，為使許多同行能更好地了解和

使用激光打印機，本人在多年使用中覺得，對于充分了解激光打印機的性噴、結(jié)構(gòu)及工作原理等的了解，對于排除激

光打印機的故障是有很大幫助的。因此，就將激光打印機的結(jié)構(gòu)、原理等總結(jié)如下，供同行們參考。

一、基本結(jié)構(gòu)

激光打印機是由激光器'聲光調(diào)制器、高頻驅(qū)動、掃描器、同步器及光偏轉(zhuǎn)器等組成，其作用是把接口電路送來

的二進制點陣信息調(diào)制在激光束上，之后掃描到感光體上。感光體與照相機構(gòu)組成電子照相轉(zhuǎn)印系統(tǒng)，把射到感光鼓

上的圖文映像轉(zhuǎn)印到打印紙上，其原理與復(fù)印機相同。激光打印機是將激光掃描技術(shù)和電子顯像技術(shù)相結(jié)合的非擊打

輸出設(shè)備。它的機型不同，打印功能也有區(qū)別，但工作原理基本相同，都要經(jīng)過：充電、曝光'顯影、轉(zhuǎn)印、消電、

清潔、定影七道工序，其中有五道工序是圍繞感光鼓進行的。當(dāng)把要打印的文本或圖像輸入到計算機中，通過計算機

軟件對其進行預(yù)處理。然后由打印機驅(qū)動程序轉(zhuǎn)換成打印機可以識別的打印命令（打印機語言）送到高頻驅(qū)動電路，

以控制激光發(fā)射器的開與矢，形成點陣激光束，再經(jīng)掃描轉(zhuǎn)鏡對電子顯像系統(tǒng)中的感光鼓進行軸向掃描曝光，縱向掃

描由感光鼓的自身旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)。

感光鼓是一個光敏器件，有受光導(dǎo)通的特性。表面的光導(dǎo)涂層在掃描曝光前，由充電輻充上均勻電荷。當(dāng)激光束

以點陣形式掃射到感光鼓上時，被掃描的點因曝光而導(dǎo)通，電荷由導(dǎo)電基對地迅速釋放。沒有曝光的點仍然維持原有

電荷，這樣在感光鼓表面就形成了一幅電位差潛像（青爭電潛像），當(dāng)帶有靜電潛像的威光鼓旋轉(zhuǎn)到載有墨粉磁輯的位置

時，帶相反電荷的墨粉被吸附到感光鼓表面形成了墨粉圖像。

當(dāng)載有墨粉圖像的感光鼓繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，到達(dá)圖像轉(zhuǎn)移裝置時，一張打印紙也同時被送到感光鼓與圖像轉(zhuǎn)移裝置的中

間，此時圖像轉(zhuǎn)移裝置在打印紙背面施放一個強電壓，將感光鼓上的墨粉像吸引到打印紙上，再將載有墨粉圖像的打

印紙上送入高溫定影裝置加溫、加壓熱熔，嬰粉熔化后浸入到打印紙中，最后輸出的就是打印好的文本或圖像。

二、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(shè)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：

①對感.光鼓充電的極性不同。

②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輸（FCR）

對吸光鼓進行充電。

③高壓轉(zhuǎn)印采用的部件有所不同。

④感光鼓曝光的形式不同。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)頻率合成格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(dǎo)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)變成可見的黑粉像，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(yù)熱板及高溫?zé)釢L定影，即在紙上熔凝出文字及圖像。在打印圖文信息前，清潔輯把未轉(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。

三、工作過程

1.激光器的工作原理和結(jié)構(gòu)

我們通常把發(fā)光的物體叫做光源，如太陽、電燈、燃燒的蠟燭等。光具有能量，它可以使物體變熱，使照相底片

感光，這就是能的轉(zhuǎn)換現(xiàn)象。光能含在光束中，光束射入人的眼睛，才引起人的視覺，所以我們能夠看到光源發(fā)射的

光。那么我們?yōu)槭裁催€能看到不發(fā)光的物體呢？是因為光源發(fā)射的光照射到它們，不發(fā)光的物體受元后，向四面八方

漫反射的光射入了我們的眼睛，所以我們也能看到不發(fā)光的物體。

產(chǎn)生激光的光源，和普通的光源明顯不同。如普通白熾燈光源是通過電流加熱鵑絲的原子到激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)

的原子不斷地自發(fā)輻射而發(fā)光。這種普通的光源具有很大的散射性和漫射性，不能控制形成集中的光束?也就不能應(yīng)

用于激光打印機。激光打印機所需要的激光光束必須具有以下特性：

①高方向性。發(fā)出的光束在一定的距離內(nèi)沒有散射和漫射。

②高單色性。純白光由七色光組成。

③高亮度，有利于光束的集中并帶有很高的物理能量。

④高相干性，容易疊加和分離。激光器是激光掃描系統(tǒng)的光源，具有方向性好、單色性強、相干性高及能量集中、

便于調(diào)制和偏轉(zhuǎn)的特點。早期生產(chǎn)的激光打印機多采用氨-怎（He-Ne）氣體激光器，其波長為632?8〃m，其特

點是輸出功率較高'體枳大、是壽命長（一般大于1萬小時）性能可罪，噪音低?輸出功率大。但是因為體枳太大，

現(xiàn)在基本已淘汰?，F(xiàn)代激光打印機都采用半導(dǎo)體激光器，常見的是錢碑?錢鋁碑（CaAs-CaAIAs）系列，所發(fā)射出的

激光束波長一般為近紅外光（A=780〃m），可與感光硒鼓的波長靈敏度特性相匹配。半導(dǎo)體激光器體積小、成本

低，可直接進行內(nèi)部調(diào)制，是輕便型臺式激光打印機的光源。

激光掃描是用來產(chǎn)生非常小的高精度光點，用于高質(zhì)量的文字及圖像的印刷，常用的激光掃描系統(tǒng)二作原理是：在工

作物質(zhì)兩端設(shè)置兩塊相互平行的反射鏡（棚極），這兩塊反射鏡之間構(gòu)成了一個諧振腔。諧振腔的一塊反射鏡為全反

射鏡，另一塊為半反射鏡，當(dāng)工作物質(zhì)受激?原子自發(fā)輻射的光子在諧振腔內(nèi)不斷地來回反射?輻射出的光子不斷增

加。當(dāng)諧振腔內(nèi)疊加的光子增加到一定量時，就會穿透半反射的反射鏡面發(fā)出一束非常強的光，這就是激光。這樣

發(fā)出的光束非常集中，兒乎沒有散射，只要我們利用控制技術(shù)將光波波長控制在700?900am（納米），這樣所產(chǎn)生

的激光就可以滿足激光打印機感光鼓的曝光需要。

現(xiàn)代所用的半導(dǎo)體激光器，通常采用激光二極管，它的原理與普通的二極管極為相似，如都有一對PN結(jié)，當(dāng)電

壓和電流加到激光二極管上時，P型半導(dǎo)體材料中的空穴和N型材料中的自由電子產(chǎn)生相對運動，PN結(jié)處載流子

的密度增加非常大，自由電子和空穴重新更合，因而產(chǎn)生受激輻射，釋放出具有激光特性的光子，由激光器諧振腔內(nèi)

的反射鏡反射，透過激光孔和孔內(nèi)率焦鏡，射出激光束。

從激光的產(chǎn)生可以看出，一條激光束只包括一種主要波長的光線，它是單色的。每一條光線都沿一個方向傳播，

以相互登加的方式結(jié)合，我們稱之為"相干性.。這個特性使激光以一條極細(xì)的光束射到一個靶上，而幾乎沒有散射。

而每條激光束就像槍膛里射出的子彈，每顆子彈只能在靶上打一個孔。如果要打出一個"一"字，就要射出很多的子彈，

沿"一"字方向打出很多的孔，形成一個“一"字點的橫向排列，這就是我們所說的"點陣排列"，是后面要講"點陣圖像"

的技術(shù)基礎(chǔ)。

激光打印機的圖文信息，亦是由點陣組成。印刷質(zhì)量要求越高，組成一個字符的點陣亦越多。激光掃描的點陣形

成有四種方法。單線掃描：將一行字符的每一行的點陣信息，送至掃描器中進行掃描，稱為單線掃描。多線順序偏轉(zhuǎn)

掃描：高頻信號發(fā)生器依次產(chǎn)生9個不同的頻率，依據(jù)布雷格衍射原理，它們在偏轉(zhuǎn)調(diào)制器中會產(chǎn)生9條偏轉(zhuǎn)角不同

的掃描線，接著轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)一個微小角度，掃描出從左至右的點陣言息。由于這種方法只需轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)過一個微小的角度＞

它相當(dāng)于單線掃描方法的1/132，即可形成1個字，故又稱小光柵掃描。多線同時偏轉(zhuǎn)掃描：是指在高頻驅(qū)動電路

中同時產(chǎn)生9個不同的頻率，經(jīng)合成后送至偏轉(zhuǎn)調(diào)制器中。多線同時偏轉(zhuǎn)多次掃描：這種方法與多線同時偏轉(zhuǎn)掃描

屬同一類，只是從1個字符的形成上有所區(qū)別。即在掃描高點陣字符時，一個完整的字符是分成多次掃描完成的。圖

形信息的點陣形成與字符的點陣形成基本相似。

2.感光鼓的工作原理和結(jié)構(gòu)

感光鼓是激光打印機的核心部件。它是一個光敏器件，主要用光導(dǎo)材料制成。它的基本工作原理就是“光電轉(zhuǎn)換”

的過程。它在激光打印機中作為消耗材料使用，而且它的價格也較為昂貴。光敏半導(dǎo)體有半導(dǎo)體的共性，如受熱激發(fā)，

摻雜后改變電導(dǎo)率等。此外，它還具有其他半導(dǎo)體不具有的"光導(dǎo)電"特性"光敏半導(dǎo)體受光照射后，它的電導(dǎo)率可

以上升幾個數(shù)量級。從能帶上講，它的價帶中的電子吸收了光的能量后，躍入導(dǎo)帶，產(chǎn)生電子-空穴對。這種由光照

產(chǎn)生的電子?空穴對，稱為"光生載流子"。光的半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的"光生教流子”增多，它的電導(dǎo)率就上升。這種受光照

射后提高的電導(dǎo)率稱為"本征光電導(dǎo)率"。實際應(yīng)用中，光敏半導(dǎo)體材料需經(jīng)過摻雜后，才能制成激光器使用的半導(dǎo)體

材料。所以除了有本征光電導(dǎo)率外?還必須具有光激發(fā)雜質(zhì)能級上的電子或空穴形成的雜質(zhì)光電導(dǎo)率的性質(zhì)。在有

些光敏半導(dǎo)體中，”雜圃光電導(dǎo)率”起壬要作用。

光敏半導(dǎo)體受光照射后，會不同程度地改變物體內(nèi)的"載流子遷移率％遷移率是載流子的遷移速度與外電場的比值）。

標(biāo)志物體的導(dǎo)電能力的"電導(dǎo)"，等于載流子密度乘以遷移率。遷移率上升，電導(dǎo)提高，電導(dǎo)率由本任光電導(dǎo)率、雜I貢

光電導(dǎo)率和遷移率的值共同決定，只是在某種條件下便以其中的某種因素為主罷了。

實際應(yīng)用的各種光導(dǎo)體對光的敏感程度都不一樣。光導(dǎo)體的電導(dǎo)率與它對光的敏感程度成正比，所以光感對光導(dǎo)

體的導(dǎo)電性影響很大。光導(dǎo)體對光的光感度是不一樣的。某一種光導(dǎo)體，只對某一區(qū)域光譜的光的光感度高，離開了

這一區(qū)域，則可能喪失光感度。

光敏半導(dǎo)體在與它適用的光波長范圍內(nèi)，會對光形成一個吸收峰值。在這個峰值范圍內(nèi)光電導(dǎo)效果最佳。它還與

光的照度有關(guān)系。照度越高，產(chǎn)生的載流子越多，光電導(dǎo)率就越高。然而每種光導(dǎo)體的特性各異，所以在相同條件下，

達(dá)到相同的光電導(dǎo)率指標(biāo)所需要的照度是不同的。

目前感光鼓常用的光導(dǎo)材料有硫化鎘（CdS）、硒?礎(chǔ)（Se-As）。有機光導(dǎo)材料（opc）等幾種。制作感光鼓用的光

導(dǎo)材料，應(yīng)具備以下特性：

①耐磨性好。光導(dǎo)體表面要有一定的硬度，要能承受顯影轉(zhuǎn)印和清潔過程中的機械磨損。如果感光鼓（光導(dǎo)體）

被磨損或劃傷?將導(dǎo)致打印質(zhì)量的下降或破壞感光鼓，磨損嚴(yán)重時只有報廢。在實際的工作中，因磨損、劃傷而報廢

的感光鼓最多?，F(xiàn)在一種新型的長壽命的陶姿感光鼓（a-Si）已經(jīng)得到了應(yīng)用，可打印30萬張以上。

②溫度依定性好。光導(dǎo)體的性能容易受溫度的影響，所以，在激光打印機性能中特別強調(diào)使用環(huán)境要有合適的

溫度與濕度?否則會影響打印質(zhì)量。

③光電導(dǎo)性好。光電導(dǎo)性是成光鼓的幣要指標(biāo)，它直接影響到打印質(zhì)量的好壞。因為感光鼓連續(xù)工作在充電、

放電的循環(huán)過程中，要求充電對電位上升快，表面飽和電位比應(yīng)用電位要高：否則，初始電位上不去?也將影響打印

質(zhì)量。充電后的感光鼓暗衰減要小，否則保持不往表面電位，不鑿形成必要的電位差潛像。感光鼓曝光后放電要快，

即光衰迅速。放電越徹底越好。因為剩余電位的多少，既影響潛像的反差，又會帶來打印品的"底灰"。

④耐疲勞。感光鼓在使用的過程中，打印機要對其進行反復(fù)充電，因而要具有良好的耐疲勞性鋌，在規(guī)定的壽命

時間內(nèi)，打印質(zhì)量不能因連續(xù)使用而下降。感光鼓的光導(dǎo)特性穩(wěn)定性要好，應(yīng)滿足連續(xù)使用的要求。

激光打印機使用的感光鼓，一般為三層結(jié)構(gòu)。第一層是鋁合金圓筒（導(dǎo)電層），第二層是在圓筒表面上采用真空

蒸鍍的方法，鍍上一層光導(dǎo)體材料（光導(dǎo)層），第三層是在光導(dǎo)材料的外面再鍍一層絕緣材料（絕緣層）。有的感光鼓

為了更好地釋放電荷，在光導(dǎo)層與鋁合金導(dǎo)電層中間，加鍍一層超導(dǎo)材料，以使電荷更迅速地釋放。

感光鼓表面的絕緣層，一是為提高耐磨性能，增加使用壽命：二是為光導(dǎo)層提供保護，防止光導(dǎo)體的磨損，保持

光導(dǎo)體的光電導(dǎo)特性。

導(dǎo)電層鋁合金筒與激光打印機的地線相連，使曝光后的電位迅速釋放。它是一個精度非常高的圓筒?在運轉(zhuǎn)的過

程中?能保持勻速猿轉(zhuǎn)及保持均勻電荷。

3.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯與傳遞

(1)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯：要打印完整的文字、圖像，除激光打印機本身的功能外，還必須通過計算機把要打印內(nèi)容，

即文字或圖像用文字處理軟件或圖形處理軟件，編輯成具有一定格式的計算機語言。其描述的內(nèi)容都是由計算機編輯

軟件決定，與激光打印機沒有任何關(guān)系。當(dāng)我們選定了打印機命令，并按下確定打印按鈕后，計算機把編輯好的數(shù)據(jù)

通過打印機接口傳送給打印機，由打印機驅(qū)動程序把打印的內(nèi)容進行解釋，并轉(zhuǎn)換成打印機可以識別的語言(也叫打

印機語言)，由打印機按照自己的語言打印出已經(jīng)編輯好的文字或圖像。

不同型號的激光打印機，打印語言不同，所使用的驅(qū)動程序也不同。當(dāng)然也有可兼容的打印機驅(qū)動程序?，F(xiàn)在生

產(chǎn)的激光打印機，普遍采用標(biāo)準(zhǔn)打印語言PCL5或PCL6語言。

(2)數(shù)據(jù)傳送：打印機與計算機之間的通訊傳送端口有很多種，比較常見的是"串口"或"并口"。EPP/ECP

(EnhancedParallelPort/ExtendedCapabilitiesPort)稱為增強型/擴展型并口。"串口"由于速度較慢，一般很少采

用。茸他如SCSI接U，因速度快，大都用在蛟高檔的打印機上。還有的打印機采用視頻接U(VDO)方式與計算

機通訊，通訊方式與其他接口不同，它傳送的不是數(shù)據(jù)，而是激光束流，速度更快。它的數(shù)據(jù)是由另外一塊"視頻轉(zhuǎn)換

卡”來完成，但因它與計算機去亨內(nèi)存，要求計算機有足夠的緩存空間。一般印刷排版行業(yè)采用此種接口的打印機較

多。有的高檔打印機帶有多種接口，可同時接多臺計算機?，F(xiàn)在生產(chǎn)的很多打印機配備速度更快的USB接口。

當(dāng)打印控制器從計算機金攵數(shù)據(jù)之后，打印機一般采取兩種工作方式：一種是把數(shù)據(jù)直接送給解釋器執(zhí)行打印，

稱為"段工作方式”，這種方式工作的打印機不需要很多的緩存和內(nèi)存，普通型的打印機多采用此種工作方式。另一種

是把傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存儲在打印機內(nèi)部的硬盆中，待使用時可隨時打印出來，也稱為"池工作方式"，很多高檔打印機使用

這種乍方式.。它的優(yōu)點是當(dāng)許多用戶共享一臺打印機時?可同時發(fā)出打印命令而不必等待，并可'口笆數(shù)據(jù)通訊傳

輸?shù)牡却龝r間，但其價格也較貴。

4.光柵或點陣潛像的生成

激光打印機打印出的文字或圖像，如果在放大鏡下觀察，就會發(fā)現(xiàn)文字或圖像是由很多的白點和黑點組成(也叫

點陣圖形)，與普通的點陣式打印效果相似。前者是通過控制激光束的開與關(guān)實現(xiàn)點陣排列，而后者則是通過打印針

擊打來實現(xiàn)點陣排列。

光柵圖像是?種視頻數(shù)字圖像，需要打印機中的光柵轉(zhuǎn)換器把視頻數(shù)據(jù)進行光柵化處理，轉(zhuǎn)換成打印機使用的點

陣圖像打印?所謂光柵圖像是由獨立的點所組成的圖像。如報紙上印的或電視屏幕上顯示的圖像就是光柵圖像。

激光打印機的點陣排列是由二進制數(shù)據(jù)組成的方陣控制，每個點對應(yīng)一個二進制數(shù)位，由運算控制器控制激光器

向感光鼓表面射出一束激光，稱為“曝光”，被曝光的"點"稱為"像素點"。要打印一個文字或一幅圖像，需要很多的"像

素點”組成。因此，單位面積為像素點的數(shù)目越多，打印的分辨冠就越高。如果一個激光掃描裝置，沿感光鼓軸向水

平表面，射出每英寸300個點，并且感光鼓由主電機帶動按照1/300分勻速旋轉(zhuǎn)，那么，激光打印機就能以每平

方英寸300x300DPI的分辨率打印出文字或圖像?，F(xiàn)在，高檔的激光打印機的輸出精度可以達(dá)到250DPI。由像素

點形成點陣圖像，還要經(jīng)過聲光調(diào)制器、高頻驅(qū)動器、掃描器同步器和光學(xué)系統(tǒng)共同完成。

(1)聲光調(diào)制器

大家知道，電視機接收到的圖像和聲音是由電視臺將聲光信號調(diào)制為電信號發(fā)射出來的。電視機接收到電信號再

經(jīng)過解調(diào)，還原成圖像和聲音。激光打印機激光器射出的光束也載有數(shù)據(jù)信息，這些信息的轉(zhuǎn)換過程也類似于電視機

信息傳遞過程。只是此過程是由聲光調(diào)制器轉(zhuǎn)換的。聲光調(diào)制器的調(diào)制頻率可達(dá)30MHz左右，特性穩(wěn)定?因此大多

數(shù)的激光打印機都采用這種調(diào)制器。聲光調(diào)制器的工作原理是利用聲光效應(yīng)所產(chǎn)生的布雷格衍射的特點，實現(xiàn)對激

光束傳播方向的控制。激光束欲完成圖文信息的映像任務(wù)，必須用圖文信息進行調(diào)制，恰如電視臺將圖像及聲音信號

調(diào)制到無線電波上去，方能在電視機中解調(diào)出圖像與聲音信號一樣。聲光調(diào)制器的工作原理，是利用聲光效應(yīng)產(chǎn)生布

雷格衍射，若在玻璃及晶體等超聲媒質(zhì)中產(chǎn)生超聲波，便將引起周期性的折射率變化，而成為相位型衍射柵，光柵常

數(shù)等于超聲波波長，當(dāng)激光只射到超聲媒質(zhì)中時，激光束即產(chǎn)生衍射，衍射光的強度及方向會隨超聲波的頻率及強

度而變化，即為聲光效應(yīng)。

當(dāng)向玻璃或晶體發(fā)射超聲波而產(chǎn)生反射，由人射角折射的光線傳播而形成相位變化的衍射光榴-光柵常數(shù)等于超

聲波的波長入。如果激光束射入超聲媒體中，激光束就會產(chǎn)生衍射，衍射光的強度和方向隨超聲波的頻率和強度的變

化而變化，這就是聲光效應(yīng)。根據(jù)波干涉的加強條件，人射光和衍射光的方向滿足布雷格方程：

6?i=^d=6?B

sin6?B=A/2A=Af/2v(v=fA)

式中：自：入射光與超聲波面的夾角：A：光在介質(zhì)中的波長；6d：衍射光與超聲波面的夾角；A：超聲波波

長；6B：布雷格角；f：超聲波頻率。0B很小時，sin。B*d，則方程可簡化為：歷=0d=。B=/f/2v，當(dāng)衍射光

和人射光的夾角為a時，則：a=6i+<9d=29B=Af/v。式中a為偏轉(zhuǎn)角，它與超聲波的頻率成正比。改變超聲波頻

率f,就可以改變偏轉(zhuǎn)角a，從而達(dá)到控制激光束方向的目的。

按布雷格衍射理論，當(dāng)超聲波維持一種頻率的高頻信號時，入射的激光束除產(chǎn)生一條0級光外，還產(chǎn)生一條1級

衍射光。。級光控制同步器和高頻信號的起停>1級衍射光對感光鼓曝光形成像素點。

布雷格衍射在超聲波只有一種高頻信號時入射的激光束除產(chǎn)生未偏轉(zhuǎn)的。級光外，尚產(chǎn)生一條1級衍射光?聲

光調(diào)制器在改變光束的傳播時，還使。級及1級光的強度隨調(diào)制信號而變化，若有若干個不同的高頻正統(tǒng)波被加到換

能器上，則能產(chǎn)生若干條衍射光，稱這種現(xiàn)象為多頻衍射。在激光打印機中，高頻驅(qū)動電路的作用，即是產(chǎn)生多個高

頻正弦波信號，供聲光調(diào)制器使用。典型的高頻信號源，可產(chǎn)生3個高頻信號，經(jīng)聲光器件產(chǎn)生9條衍射光。這9

條高頻信號頻率應(yīng)穩(wěn)定，波形失真小，在相加電路中相加到?起送往換能器時，需各個頻率的信號相互影響小，不產(chǎn)

生畸變，以便保證經(jīng)衍射后的衍射光有較好的線性。

2)掃描器

要使經(jīng)過聲光調(diào)制器后的激光束在感光鼓上產(chǎn)牛.文字或圖像，激光束需要完成橫向和縱向兩個方向的運動，不能

依弗激光器運動來實現(xiàn)，氏I為由光電器件運動而帶來的振動會影響激光束的精度。所以激光打印機的激光器采用固定

式結(jié)構(gòu)，而由一個多面旋轉(zhuǎn)的反射鏡來完成激光束橫向掃描，依靠感光鼓的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)縱向掃描。

欲使經(jīng)調(diào)制后的激光束在感光硒鼓上產(chǎn)生文字與圖像，尚應(yīng)完成橫向（沿捫印紙仃的萬向）及縱向兩個方向運動。

縱向運動是依靠硒鼓的旋轉(zhuǎn)來完成，而光束的橫向運動則由掃描器來完成。按工作方式掃描器分聲光式、電光式、檢

流計式及轉(zhuǎn)鏡式等。鑒于轉(zhuǎn)鏡式掃描器有掃描角度大、分辨率高、光能損耗小及結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，而被廣泛用于激光

打印機中。為了減少多面鏡旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的非線性誤差?轉(zhuǎn)鏡的幾何精度的誤差及轉(zhuǎn)鏡驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)等?引起

的縱向間距和字符的軌跡不均勻等缺點，一般在掃描器中還裝有一個同步信號傳感器。此傳感器是使用布雷格衍射產(chǎn)

生的。級光，不產(chǎn)生偏軟，從而經(jīng)多面轉(zhuǎn)鏡反射后具有照射位置固定的特點?將其作為同步信號，用來控制高頻信

號發(fā)生器的起停，可保證掃描間距一致，消除上述誤差。

為使掃描器產(chǎn)生的掃描光束集成規(guī)定的大小，并在感光鼓上進行勻速直線運動，應(yīng)采用較好的光路系統(tǒng)。光路系

統(tǒng)根據(jù)透鏡處于掃描器的前后位置，分物鏡前/后型兩種形式，由于物鏡后型在掃描較大圖形時失真嚴(yán)重，很少采用。

物鏡前型掃描線較直，但亦有失真?由于后來生產(chǎn)的激光打印機中?采用多個透鏡組合在一起的廣角聚焦鏡，焦距為

300mm，多面好鏡的物距為37mm，失真度僅為0?0011%，已能完全滿足激光成像的要求。

激光打印機用的多棱掃描器（鏡），一般有二面鏡、四面鏡、六面鏡三種，由掃描電機帶動旋轉(zhuǎn)，完成橫向的掃

描運動。它是保證激光打印機打印精度的關(guān)鍵部件。掃描器完成橫向掃描的原理為：我們設(shè)定MN為掃描器的一個

鏡面。當(dāng)人射激光束射到MN面的A點上時，若入射角為0i，則反射光束以反射角。d反射出來，。i=0

d，當(dāng)MN轉(zhuǎn)過一個角度w，而入射光束方向不變，則反射光束轉(zhuǎn)過2w，也就是反射光束以MN的兩倍角旋轉(zhuǎn)。如果

P為反射光點在感光鼓的一端，而P1為反射光點，在感光鼓的另一端就完成了對敏光鼓的橫向掃描，當(dāng)然掃描器

的旋轉(zhuǎn)速度是極快的，所以P?P1之間也形成很多的反射激光束點。當(dāng)主電機帶動感光鼓旋轉(zhuǎn)，同時也完成縱向

掃描的反射激光束點，就這樣最終完成文字或圖像的點陣排列。

（3）同步器

掃描器在掃描電機的帶動下飛速旋轉(zhuǎn)?由于掃描電機旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的非線性失真及掃描器幾何精良的誤差?會引起

縱向間距和字符軌跡不均勻。在掃描系統(tǒng)中，裝有一個同步信號傳感器，同步傳感器利用布雷格衍射產(chǎn)生的。級光

不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的性質(zhì)，經(jīng)過掃描器（鏡）反射后，照射同步傳或器口勺吸收窗轉(zhuǎn)換為同步信號，用它來控制高頻信號發(fā)生

器的起停，從而保證掃描問距的一致，消除誤差。

（4）光學(xué)系統(tǒng)

為使掃描器反射產(chǎn)生的激光束，聚集形成規(guī)定大小的光點，消除光束傳播過程中的漫射，需要用一組光學(xué)透鏡對

光束迸行調(diào)制，提高掃描精度。它包括：弧面透鏡'球面透鏡'反射鏡。這組透鏡只有將激光束校正失真度為0-1

%，才能滿足激光成像的技術(shù)要求。

5.電子顯像系統(tǒng)

激光打印機是精密的機械系統(tǒng)?它利用光、電、熱的物理、化學(xué)原理通過相互作用輸出文字或圖像，這些復(fù)雜的

過程都由一個電子控制系統(tǒng)來實現(xiàn)，稱為電子顯像系統(tǒng)。"靜電成像"的理論是美國人卡爾遜首先提出的，因此也稱為

卡爾遜法?；蚍Q為放電成像法。基本過程可分為充電、H暴光、顯影、轉(zhuǎn)印、定影、清潔、消電7個步瞭，其中5個步

驟是圍繞電子顯像系統(tǒng)進行的。

(1)允電

感光鼓表面光導(dǎo)體材料在不見光的情況下為絕緣體，呈中性狀態(tài)，不帶有任何電荷。要實現(xiàn)在光導(dǎo)體表面的喟爭

電潛像"，必須在光導(dǎo)體表面進行充電，使之荷電。只有這樣，當(dāng)激光束掃描到光導(dǎo)體上時，光導(dǎo)體被曝光的點導(dǎo)通，

形成光束點陣。點陣電荷與基體導(dǎo)通形成"電位差潛像"，當(dāng)感光鼓旋轉(zhuǎn)到與顯影磁輯相切位置時，把磁輯上載有與光

導(dǎo)體表面電荷屬性相反的墨料吸引到感光鼓表面，從而在感光鼓上顯現(xiàn)出墨粉圖像。

欲使感光鼓能按照圖文信息吸附上碳粉，應(yīng)先對硒鼓進行充電，充電電極是一根與感光鼓軸平行的鴇絲，其上帶

有5?7kV的直流高壓，當(dāng)硒鼓表面與鋁絲非常接近時?周圍的空氣被電離產(chǎn)生電暈放電，使感光鼓帶上了電荷。電

壓的正負(fù)由鴇絲所帶的電壓決定，若光導(dǎo)材料為硒暗合金時，則充正電，感光鼓旋轉(zhuǎn)一周后使整個表面均被充電。

激光打印機對感光鼓充電的方法，因機型不同而采用的具體充電方法也有不同，但充電原理基本一致，都是采用

直流高壓的電暈放電對感光鼓表面充電。

早期生產(chǎn)的激光打印機采用電極絲及柵網(wǎng)復(fù)合的結(jié)構(gòu)充電的較多，現(xiàn)在新型激光打印機大部分采用充電膠輻

(FCR)對感光鼓充電。當(dāng)高壓鉆生器送到電極絲一個高壓電后，電極絲與柵網(wǎng)之間形成一個強電場，并釋放出電是。

使電極絲與感光鼓之間的空氣發(fā)生電離，空氣離子向感光鼓表面遷移，使光導(dǎo)體(感光鼓)表面充滿電荷。這種方法

能使光導(dǎo)體(感光鼓)表面荷電均勻，但同時也產(chǎn)生大量的負(fù)離子(臭氧)。臭氧聚集到一定量時，對人體是有害的。

如佳能早期產(chǎn)品LBP-SX、ST型，惠普公司的早期產(chǎn)品HP2、3和日本生產(chǎn)的松下KX6500，聯(lián)想LJ6L、LJ6P等機

型均采用此方法充電。

現(xiàn)代生產(chǎn)的激光打印機大部分都采用充電器充電，由于采用接觸式充電方式，不褥要很高的充電電壓，且沒有臭

氧產(chǎn)生，但由于電離塵的積存，增加了對感光鼓的磨損，也會有充電不均勻的現(xiàn)象。

(2)掃描曝光

就像我們用筆在紙上寫字一樣，掃描曝光的工具是用激光束在感光鼓上進行"書寫"曝光>這幅文字或圖像是不可

見的，這就是我們所說的"靜電潛像"。

當(dāng)硒鼓表面經(jīng)過鋁絲電極時，其表面被充上正電，光導(dǎo)層與底基的界面感應(yīng)出負(fù)電。當(dāng)激光光束中有光部分照到

硒鼓表面的某個區(qū)域時，稱為曝光。經(jīng)曝光后的地方電阻率明顯地降低，表面的正電荷與界面的負(fù)電荷便中和消失，

由于硒暗合金顆粒之間具有良好的絕緣性能，未經(jīng)曝光的表面正電荷仍保持不變，即形成一層靜電;替像。

掃描曝光就是利用感光鼓表面光導(dǎo)材料的光敏性質(zhì)。當(dāng)光導(dǎo)體受到激光束掃描照射后，被光照的部分與感光鼓導(dǎo)

電層導(dǎo)通使電荷消失，沒有被光照射的部分仍保持充電電荷，這樣就形成一幅電位差圖像，也可以理解為對感光鼓的

"消電"過程。消電過程，光導(dǎo)體表面的電位是在變化的，這個電位變化對打印質(zhì)量影響很大。

在對感光鼓表面充電時，隨著電荷在感光鼓表面的積累?電位也不斷升高，最后達(dá)到"飽和"電位?就是最高電位。表

面電位會隨著時間的推移而下降，一般「作時的電位都低于這個電位，這個電位隨時間自然降低的過程，稱之為"暗

衰”過程。感光鼓經(jīng)掃描曝光時，喑區(qū)（指未受光照射部分的光導(dǎo)體表面）電位仍處在喑衰過程；亮區(qū)（指受光照射

部分的光導(dǎo)體表面）光導(dǎo)層閃載流子密度迅速增加，電導(dǎo)率急殛上升，形成光導(dǎo)電壓，電荷迅速消失，光導(dǎo)體表面

電位也迅速m。稱n為"光衰“，最后趨緩。

從理論上說光衰越快越徹底越好，實際上很難達(dá)到。剩余殘留電位的高低就會影響打印質(zhì)量，如殘余電位過高，

將會出現(xiàn)打印"底灰"現(xiàn)象。一幅靜電潛像形成后，還必須經(jīng)過如卜所述的“顯影"過程才能轉(zhuǎn)換成墨粉圖像。

（3）顯影

把光導(dǎo)體表面形成的"靜電潛像"?經(jīng)過"顯影"顯示出墨粉圖像，這個過程稱之為"電子顯影”。顯影工作是由顯影

器完成，其作用是將靜電潛像變成可見圖像。顯影是利用物質(zhì)間電荷同性相斥'異性相吸的原理完成的。

顯影器中裝有鐵粉及碳粉，經(jīng)摩擦后鐵粉帶正電，碳粉帶負(fù)電，這樣鐵粉被碳粉包圍而吸附了碳粉的鐵粉又被永

久磁鐵吸附，形成類似于毛刷以的一層鐵粉與碳粉混合物。當(dāng)硒鼓表面從這層磁刷下經(jīng)過時，碳墨粉因帶負(fù)電而被吸

到硒鼓表面仍保持著正電的部分，形成了可見的碳粉圖像。攪拌器的作用，是使鐵粉與碳粉摩擦帶電。

感光鼓表面的"靜電潛像"電荷與顯影墨粉所帶的電荷極性相反，當(dāng)感光鼓與攜帶墨粉的磁輻界近到一定的距離時，

黑粉即被吸引，或者說是黑^跳躍利感光鼓表面而形成"黑.希圖像"，也稱為跳動顯影。注意：激光打即機感光鼓曝光

后表面"靜電潛像"的電荷呈負(fù)彼性，而黑粉所帶電荷為正極性。顯影單元的墨粉傳遞是這樣完成的?

當(dāng)墨粉在粉盒內(nèi)被攪拌器攪拌均勻后，墨粉由摻雜的載體運載并被磁物內(nèi)的永久磁芯吸附到磁粒外表面上，這時

墨粉不顯極性。當(dāng)磁輻載著墨粉旋轉(zhuǎn)并與果粉刮板相切，與之磨擦?xí)r，使墨粉帶上正電荷。墨粉在墨粉刮板和磁場作

用下，在磁輯表面上形成恨薄且分布均勻的墨粉霧。墨粉刮板還起到限制墨粉量的作用，使墨粉不致吸附過多。

前面提到，感光鼓殘留電位是打印產(chǎn)生"底灰”的重要原因，解決的辦法是在磁輯套上加上適當(dāng)?shù)慕弧⒅绷?偏壓"，

以抵消墨粉過量的傳遞。顯影偏壓自兩個作用，適當(dāng)調(diào)力顯影偏壓?一是防止產(chǎn)生“底灰”?二是調(diào)整打印濃度。實際

應(yīng)用中，“打印濃度”調(diào)節(jié)旋銃就是調(diào)節(jié)顯影偏壓。如惠普、佳能、愛普生、聯(lián)想的一些激光打印機機型都有此旋鈕。

但打印濃度的提高也意味著分辨率的降低?因為過多的墨粉在定影后會影響分辨率。

現(xiàn)在新生產(chǎn)的激光打印機一般都帶有"分辨率增強方式（RET）"。通過RET方式，可以填充解域或弧線"點陣空

穴”的缺陷，RET對橫、豎向點陣不起做用。它有三種方式：①輕度（Lighi）;②中度（Medium）;③深度（Dark）。

RET可以結(jié)合打印濃度的選擇打印出精美的文字或圖像，也稱為平滑技術(shù)。不同設(shè)置，打印出樣張上的標(biāo)志塊不同。

顯影磁輯：顯影磁糧是運載墨粉的重要部件。永久磁芯是不旋轉(zhuǎn)的，它的作用是利用磁性吸附墨粉到磁輯表面。磁輯

表面噴有一層粗糙的石墨層，使之與墨粉刮板形成電于空穴而利于墨粉傳遞。當(dāng)栽有墨粉的磁輻旋轉(zhuǎn)出刮板位置時，

磁輻表面的墨粉除帶有電荷外，由于磁場的作用力使之形成“磁穗"，也就是"墨粉霧"，對磁輻外套施加偏壓，使磁穗

有秩序的排列起來。磁輻“用套”的作用是控制磁輻表面磁德與感光鼓之間的有效吸弓I距離，有利于提高墨粉"跳動顯

像"。

墨粉：激光打印機使用的墨粉是單組分墨粉，投影方法的原理類似于NP復(fù)印機，也就是NP法?！眴谓M分墨粉"

并非沒有教體，因為沒有我缽，罷粉就無法運載。它是將"戮體"粉化成細(xì)微顆粒與黑粉混合，超細(xì)黑粉的顆粒應(yīng)小于

10nm?不同型號的激光打印機由于曝光強度及顯影偏壓的不同，所用的墨粉也不同，不能隨意代用，不同機型同等

質(zhì)量的墨粉"載體"含量不同。也有一部分打ED機使用無磁性墨粉。

6.轉(zhuǎn)印和消電系統(tǒng)

(1)轉(zhuǎn)印裝置

用高壓靜電將感光鼓表面的"墨粉圖像"轉(zhuǎn)印到普通紙上，這一過程稱為"轉(zhuǎn)印"。當(dāng)帶止電的碳粉隨著感光鼓轉(zhuǎn)到

打印紙附近時，在紙的后面放置的電極放正電，由于電壓高達(dá)500^1000V，靜電吸引力便使紙緊貼在光導(dǎo)板上，帶

負(fù)電荷的碳粉即被吸附到紙的表面上了。由于這種轉(zhuǎn)印方式與紙的絕緣程度有關(guān)，當(dāng)紙張因天氣而受潮時，碳粉將因

紙張表面的漏電而不能完全及緊密地吸附在上面，而導(dǎo)致打印質(zhì)量不良。

轉(zhuǎn)印的方法有兩種，一種為"電量放電轉(zhuǎn)印"(電極絲)，另一種為“放電膠輯"轉(zhuǎn)印。二者的工作原理是相同的。機

型不一，轉(zhuǎn)印方式有所差別。早期生產(chǎn)的激光打印機多采用電暈放電的轉(zhuǎn)印方式。當(dāng)載有墨粉圖像的感光鼓旋轉(zhuǎn)到與

轉(zhuǎn)印電極或轉(zhuǎn)印膠提相切的位置時，一張打印紙也被送入二者之間，這時加到轉(zhuǎn)印電極上的高壓開始放電，將打印紙

推向感光鼓的同時，由于打印紙底面轉(zhuǎn)印高壓的電場作用，會將感光鼓上的墨粉圖像吸引到打印紙上，完成墨粉圖

像的二次轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)印電極絲或法印膠焜放電極性是相同的，呈負(fù)性，但這個負(fù)電壓要比感光鼓曝光區(qū)所帶負(fù)電壓高，

這樣在把打印紙推向感光鼓的同時，也把黑粉最大限度地吸引至呼I印紙上。但要注意，在黑粉料移到打即紙上時，如

果打即紙受潮，絕緣性能不好，將影響墨粉轉(zhuǎn)移效率，故而會出現(xiàn)圖像缺損、字符空心籌打印質(zhì)量不佳的問題。

(2)消電裝置

當(dāng)墨粉圖像轉(zhuǎn)印到打印鄉(xiāng)艮上的同時，打印紙也帶上了電荷。在打印紙輸送過程中，由于電場和磨擦可能破壞墨粉

圖像的結(jié)構(gòu)，所以在墨粉圖像轉(zhuǎn)印后，又加上了一個“消電裝置"(消電極或消電齒卜也稱為“分離齒”。它的作用是把

打印紙和吸附墨粉上的電荷中和，消除極性使其顯中性，物理性池附著在打印紙上，從而保證定影之前墨粉圖像的精

度。消電過程采用的是交流電壓，從而達(dá)到最好的消電中和效果。

7.加熱定影系統(tǒng)

將打印吸附在紙上的墨粉圖像，利用加壓熱熔的方法，使溶化的墨粉浸入打印紙中，形成固定圖像的過程，稱為

"定影“。

吸附在紙上的碳粉，是由急性的樹脂及碳粉混煉而成的微小顆粒，當(dāng)吸附有碳粉的紙經(jīng)過兩個較高而間隙又不大

的金屬滾筒之夾縫時，碳粉中的樹脂溶化而與碳粉一起被緊緊地壓附在紙上，從而形成永久的圖像，同時亦完成了激

光打印的整個過程。墨粉的熔化溫度約100C，熱轉(zhuǎn)的溫度與紙張通過的速度有關(guān)*一般在150?180℃之間。感光

鼓經(jīng)過清掃殘余粉及光照清除剩余電荷，即進入下一輪循環(huán)。

激光打印機采用復(fù)合熱壓的方法，使用"定影組件"完成定影。墨粉圖像定影的工作過程如下：

當(dāng)載有"墨粉圖像"的打印延，由導(dǎo)紙器進入定影裝置內(nèi)的加熱混與壓力膠輻之間時?由于加熱混被加熱燈加熱

(185C)，同時由于壓力膠輪的壓力作用，使果粉熔化浸人到打印紙中。加熱貂表面涂有鷲四黛乙烯涂層，不易粘

附墨粉。有些機型的壓力膠轉(zhuǎn)表面也有一層聚四氟乙烯膜，這樣有利于雙面打印時背面的墨粉不粘附。被加熱定影后

的打印紙由分離爪與加熱輯分離，經(jīng)排紙輪導(dǎo)出，完成定影全過程。

（1）加熱輯

加熱轉(zhuǎn)用無縫鋁合金管制成，管壁厚度在1?3mm之間，表面涂有聚四黛乙烯。以防止定影時熔化的墨粉粘到

輯上。加熱輯表面的卷四氟乙《希涂層在高溫下會有稍微軟化的現(xiàn)象，當(dāng)打印紙被卡在定影裝置內(nèi)時，切不可用尖銳的

硬物（如改錐'攝子）強行撬出，這樣會損壞加熱輻表面涂層，影響定影后墨粉圖像的完整。

現(xiàn)在有很多的激光打印機采用更先進的陶鎏加熱器（PCT），它升溫快、節(jié)電，如惠普4L。4P、5L、6L、6P、

2100、4000、5000和佳能460、660、800和JX等型號都采用陶妾加熱器定影。

（2）加熱燈

有些激光打印機用的加熱燈是鹵素?zé)艄?，功率一般?50?750W，固定在加熱物中間，不隨加熱輻旋轉(zhuǎn)?當(dāng)打

印機通電后，加熱燈亮，對定影