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激光打印机的工作原理

作者:  2002-05-08   

  
  
  激光打印机究竟是如何打印出精美的文字与图形的呢?其实激光印机与影 印机的打印过程基本相同。不同的是对于激光打印机而言,影像在打印动 作发生之前就已经产生了。首先,计算机把需要打的内容转换成计算机读 得懂的代码,然后再把这些代码传送给打印机。这时,打印机语言再把这 些代码破译成点阵的图样——这个破译过程是相当重要的。优秀的打印机 语言所产生的点阵图样与显示器屏幕上的图样完全一致,这种一致性就是 激光打印机一直追求的“所见即所得(WYSIWYG)"。破译后的点阵图样被 送到激光发生器,激光发生器根据图样的内容迅速作出开与关的反应,把 激光束投射到一个经过充电的旋转鼓上,鼓的表面凡是被激光照射到的地 方电荷都被释放掉,而那些激光没有照到的地方却仍然带有电荷。
  
  
  
  举例来说,如果在打印机语言所生成的位图中,只有在第三行第三列处有 一个圆点,其余部分都是空白,于是激光发生器便只在这个位置发出一束 激光,照射到感应鼓上,其余位置激光发生器都保持关的状态。这时感应 鼓的表面只有第三行第三列处的那个点不带电荷,而其余部分仍然保持充 电的状态,这时激光打印机有两种处理方法:1.只对这个点进行上色,其 余部分不上色(产生出白底黑点);2.只对其余部分上色,对这个点不上 色(产生出黑底白点)。第一种处理方法被称为“写黑”,第二种处理方 法则被称为“写白”。很明显,如果在这个例子中我们想以写白的方式打 印出一个黑点,那么我们必须让激光照遍感应鼓表面除这个点之外的所有 位置(注意激光的作用只是放电,而不是充电),换句话说,也就是保证 只有这个点带电,其余部分的电荷都被激光释放掉。在这种情况下,由于 激光束必须照遍除这个点之外的所有区域,因此打印机需要相当一段时间 才能打印出这个小小的黑点。在大多数环境中,打印机实际需要打印的部 分最多只占整个页面的三分之一,因此今天大多数激光打印机都采用写黑 的方式打印,这样可以缩短激光扫描的时间。
  
  
  
  当然,激光打印机的整个打印过程并不仅仅包括激光发生器和感应鼓,还 有很多其他部件也都参与了打印作业。下面我们就按照打印过程的先后顺 序,将这些部件作一介绍。
  
   (1)打印机控制器
  
  
  打印机控制器负责接收从主机传来的打印数据,并把这些数据转换为图 像。打印机控制器需要处理很多程序,包括与主机通信、解释主机的打印 命令、格式化打印内容(即准备创建图像,包括设定纸张大小、边页、选 择字体等)、光栅化(创建点阵图像)、最后将图像送往打印引擎。不同 的打印机语言对控制器发出不同的命令,不同的生产厂商又使用不同的方 法来设计他们各自的打印机控制器。
  
   (2)打印装置
  
  
  打印装置是一组电子与机械相结合的系统,它能把打印机控制器生成的点 阵图形打印出来。打印装置有自己的处理器,用来控制引擎与电路。一般 说来,打印装置由以下部件构成:激光扫描装置、感应鼓、硒鼓、显影装 置、静电滚筒、粘合装置、纸张传送装置、清洁刀片、进纸器和出纸托 盘。下面我们对其中一些主要部件的工作方式进行系统的介绍。
  
  
  
  激光扫描装置有时也被称为“光栅输出扫描设备(ROS)”,包括一个激光发生器,旋转镜和一个透镜。激光发生器把激光投射在感应鼓表面所有需要打印的点上,而在不需要打印的地方则保持关闭状态(写白式打印机则刚好相反)。激光发生器本身是固定的,激光束通过一个旋转镜来实现激光在感应鼓表面的横向移动。激光发生器与旋转镜必须设计得极为精密,才能保证它们同步工作,并将激光准确地投射到正确的点位。激光在感应鼓表面的纵向移动则由感应鼓本身的旋转来实现。
  
  
  
  感应鼓也称“受光器”,或直接称为“鼓”。感应鼓通常呈圆柱体,表面 极为光滑。它的表面可以被静电充电,这种静电一遇到强光便会被释放 掉。在接触到激光前,鼓的表面被静电滚筒均匀地充电,当激光束投射到 鼓的表面的某一个点时,这个点的静电便被释放掉,这样在鼓的表面便产 生一个不带电的点。鼓以一种相对缓慢但又绝对恒定的速度旋转,使激光 能够在鼓的表面形成连续的、没有空隙的纵向投射。这样旋转镜的横向移 动与感应鼓的纵向移动使激光在鼓的表面“写”出了一个人们看不见的、 不带静电的图像。
  
  
  
  硒鼓是用来盛碳粉的装置。有些打印机的硒鼓与感应鼓装在一起,被称 为“打印组件”。碳粉是从许多特殊的合成塑料炭灰、氧化铁中产生的。 碳粉原料被混合、熔化、重新凝固,然后被粉碎成大小一致的极小的颗 粒。碳粉越细微,越均匀,所产生的图像就越细致。在所有种类的碳粉 中,惠普的Microfine碳粉颗粒比其他品牌的颗粒小20%到50%,因此在业界 中享有极高的声誉。
  
  
  
  显影装置实际上就是一条覆盖有磁性微粒的滚轴。这些带有磁性的微粒附 着在滚轴的表面,就像一个极为精细的“刷子”。这条滚轴分别与感应鼓 和硒鼓紧靠在一起,当滚轴滚动时,滚轴表面的小颗粒先从硒鼓那 里“刷”来一层均匀的碳粉,然后这些碳粉在经过感应鼓时便被吸附到感 应鼓的表面。写黑式打印机的显影装置有对碳粉进行充电的功能,因为若 想使碳粉只被感应鼓表面不带有静电的那部分(即被激光扫描过的点位) 所吸附,必须使碳粉带有电荷(对于写白式打印机,这个过程完全相反)。 这时鼓的表面吸附了碳粉,就形成了一个极为清晰的图像,下一步的工作 便是将这个图像转印到纸张上。
  
  
  
  纸张传送装置纸张传送装置是激光打印机最重要的机械装置。这个装置通 过两根由马达驱动的滚轴来实现对纸张的传送。纸张由进纸器开始,经过 感应鼓、加热滚轴等部件,最后再被送出打印机。激光打印机中的滚动设 备,如感光鼓、磁性滚轴和送纸滚轴的转动必须是同步进行的,它们的速 度必须保持一致才能确保精确的打印输出。一般来说,这些滚轴都是以送 纸装置为中心,通过互相啮合的齿轮来实现同速转动。
  
  
  
  粘合装置纸张经过传送装置经过感应鼓时,鼓表面所附着的碳粉又被吸附 到纸的表面,这时纸的表面虽然由碳粉形成了图像,但是这些碳粉对纸张 的吸附力并不很强,稍强一点的风就可以把这些碳粉吹离纸的表面。为了 使碳粉永久地附着在纸张表面,必须对碳粉进行粘合处理。我们知道,碳 粉的原料是合成塑料炭灰,这种材料在高温状态下可以熔化。熔化后的碳 粉再凝固,就可以永久地粘在纸张表面,在激光打印机内部有两根紧靠在 一起的非常热的滚轴,它们的作用便是对从它们之间经过的纸张加热,使 碳粉熔化从而粘合在纸张的表面。加热后的纸张最后输出到打印机的出纸 托盘,这时整个打印过程宣告结束。
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