打印机工作原理

一、1、基本原理激光打印机脱胎于八十年代末的激光照排技术，流行于九十年代中期。它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。其基本工作原理是由计算机传来的二进制数据信息，通过视频控制器转换成视频信号，再由视频接口/控制系统把视频信号转换为激光驱动信号，然后由激光扫描系统产生载有字符信息的激光束，最后由电子照相系统使激光束成像并转印到纸上。激光打印机内部有一个叫光敏旋转的硒鼓的关键部件，当激光照到光敏旋转硒鼓上时，被照到的感光区域可产生静电，能吸起碳粉等细小的物质。激光打印机的工作步骤如下：1、打印机以一定的方式，驱动激光扫射光敏旋转硒鼓，硒鼓旋转一周，对应打印机打印一行；2、硒鼓通过碳粉，将碳粉吸附到感区域上；3、硒鼓转到与打印纸接触，将碳粉附在纸上；4、利用加热部件使碳粉熔固在打印纸上面。激光打印结构图激光打印机的耗材（需定期更换的部件）有：碳粉盒、感光鼓或感光带、充电单元、定影器、调和粉盒和废粉盒，其中碳粉盒是更换频率最高的耗材，感光鼓或感光带也是更换频率较高的耗材，同时也是价格较高的耗材。2、彩色打印原理彩色激光打印机的基本结构与黑白激光打印机相同，在打印控制器、接口、控制方式和控制语言方面完全相同，因此在数据传输、数据解释和打印控制流程方面也基本一样。在打印控制器方面，由于打印内容中包含了色彩信息，同样打印一页内容，计算机在彩色激光打印机上打印生成的数据要比黑白激光打印机的大很多，这就对打印控制器的性能提出了更高的要求，因此一般彩色激光打印机的打印控制器内部处理器的速度要比黑白激光打印机高，而配置内存也要比黑白激光打印机大。彩色激光打印机目前比较流行的打印语言是PCL和PostScript，近年来，随着彩色激光打印机在普通商务办公领域的应用，这些用户对于图形和色彩的精度要求相对没有一些专业用户那样严格，因此GDI方式也开始在一些低端彩色激光打印机中得到了应用。随着PC性能的提高，GDI方式对于打印机性能的影响越来越小，却可以大幅度降低彩色激光打印机的成本，也使彩色激光打印机的价格开始下降，为彩色激光打印机的普及奠定了基础。彩色激光打印机与黑白激光打印机最大的区别是在引擎结构上，彩色激光打印机采用了C（Cyan，蓝色）M（Magenta，品红）Y（Yellow，黄色）K（Black，黑色）4色碳粉来实现全彩色打印，因此对于一页彩色内容中的彩色要经过CMYK调和实现，一页内容的打印要经过CMYK的4色碳粉各1次打印过程。从理论上讲，彩色激光打印机要有4套与黑白激光打印机完全相同的机构来实现彩色打印过程。为了精简机构和节省成本，目前彩色激光打印机在结构上大都采用了4色碳粉盒的分离，其他的如走纸机构、感光鼓、定影单元等4色共用1套系统。因此在打印过程中，打印纸要在引擎中走4个完全相同的流程，只是在4个流程中分别实现一种颜色碳粉的转印，这也是目前大多数彩色激光打印机的彩色打印速度一般是黑白打印速度的四分之一的一个重要原因。彩色激光打印机使用的感光单元有2种形式，一种是在黑白激光打印机中使用的感光鼓方式，另一种是感光带方式。由于除了CMYK这4种基本颜色外，其他的所有颜色都是由这4种颜色的碳粉调和生成，因此彩色激光打印机的工作流程中，在定影以前要有一个4色调和过程。为了更好地实现颜色调和，彩色激光打印机中使用了调和油（也称定影油，一般使用的是硅油），在调和油的使用上，不同厂商的产品有所不同，大多数彩色激光打印机中都有一个单独的调和油盒，在定影的同时向介质上加入调和油，这也是大多数彩色激光打印机打印出的内容有油感的一个重要原因。而以HP公司的ColorLaserJet4550和ColorLaserJet8550为代表的一些彩色激光打印机产品则采用了另外一种调和技术，在机器中取消了单独的调和油盒，而是将调和油与碳粉盒结合在了一起，在每一个细小碳粉颗粒中间都包裹了一个调和油颗粒，不仅简化了机器内部结构，也使打印出的内容中的油感大大降低。二、激光打印机以其打印速度快，打印品质高的优点，在人们的日常工作中越来越受到青睐。但了解其工作原理的人并不多。本文根据激光打印机的工作特点，浅淡激光打印机工作原理。激光打印机一般分成6大系统：1、PowerSystem(供电系统)2、DCcontrollerSystem(直流控制系统)3、FormatterSystem(接口系统)4、Laser/ScannerSystem(激光扫描系统)5、ImageFormationSystem(成像系统)6、Pick-up/FeedSystem(搓纸系统)。下面将对这6大系统分别进行阐述。一、PowerSystem（供电系统）供电系统作用于其它5个系统，根据需要，输入的交流电被调控为高压、低压、直流电。高压电一般作用于成像系统，许多型号的打印机都单独的高压板，像HP4、HP4V、方正文杰作280、XeroxP8E、CanonBX/BX2等。但随着集成化的增、高，很多打印机的高压板、电源板以及DC控制板被集成在一起。像HP5L/6L，HP4L/4P、HP5P/6P、HP4000、HP5000等。低压电主要用来驱动各个引擎马达，其电压根据需要而定，像HP5L/6L主要有5V、12V电压，而HP5000主要有3.4\/、5V、24V电压。直流电主要用来驱动DC板上的各种型号的传感器、控制芯片以及CPU等。二、DCControllerSystem（直流控制系统）直流控制系统主要用来协调和控制打印机的各系统之间的工作：从接口系统接收数据，驱动控制激光扫描单元、测试传感器、控制交直流电的分布，过压/欠流保护、节能模式、控制高压电的分布等。其电路构成比其它5个系统都复杂，涉及到电路的一些专业知识，像放大电路、反馈电路、整流电路等，是维修的一个难关。三、FormatterSystem（接口系统）接口系统是打印机和计算机连接的桥梁，它负责把计算机传递过来的一定格式的数据翻译成DC板能处理的格式，并传递给DC板。接口系统的构成一般有三个部分：接口电路、CPU、BIOS电路。在接口电路里主要有一些负责产生稳压电流的芯片（为保护和驱动其它芯片）。CPU主要任务是翻译接口电路传递过来的数据，控制信号灯以及传递给DC板翻译过的数据。有些型号的打印机，其接口电路也做进CPU，像HP4L/4P。BIOS电路这部分主要有打印机自身的一些配置，以及生产厂家的一些相关信息。但有的打印机接口系统并没有BIOS电路的打印机一般不能打印自检测试员，像文杰280、Epson5700/5800等，而我们平时的接口维修也只是局限于接口电路。四、Laser/ScannerSystem（激光扫描系统）激光扫描系统的主要作用是产生激光束，在OPC（感光鼓）表面曝光，形成映象。激光扫描系统主要有三个部分：多边形旋转马达、发光控制电路、透镜组。旋转马达主要通过高速旋转的多棱角镜面，把激光束通过透镜折射到OPC表面。发光控制电路主要是产生调控过的激光束，主要有激光控制电路和发光二极管组成。透镜组主要通过发散，聚合功能把光线折射OPC表面。五、ImageFormationSystem（成像系统）成像系统的工作过程大至上分为两个过程：前期的准备工作，后期的定影成形工作。其整个工作过程大至分为7个步骤：1、充电通过充电辊给OPC表面充上高压电2、曝光利用OPC表面的光导特性，使OPC表面曝光，形成一定形状不等位的电荷区3、显影碳粉颗粒在电场作用下吸附在OPC表面被曝光的区域4、转印当打印纸通过转印辊时，被带上与碳粉相反的电荷，使碳粉颗粒按一定的形状转印到纸上5、分离纸张从OPC和转印辊上分离出来6、定影已经印上字的打印纸上的碳粉颗粒，需要熔化才能渗透到纸里7、OPC清洁OPC表面的碳粉并未完全被转印纸上，通过刮刀清理后，并可完成下一轮转印成像过程。在其后的定影成形过程中，加热组件是个很重要的部件，它通过一定范围的高温，将碳粉熔化。目前加热部件主要有两种形式：陶瓷加热，灯管加热。陶瓷加热的特点是加热速度快，预热时间短，缺点是易爆、易折，而灯管加热则相对稳定些，缺点是预热时间较长。现在有很多打印机都采用双灯管加热，像HP5SI、HP8100、HP4500等。但不论哪能种形式的加热，其温控都是通过热敏元件感应温度变化时，自动闭合完成的。六、Pick-up/FeedSystem（搓纸系统）操作系统主要由进纸系统和出纸系统构成。现有的大部分机型都可扩充多个进纸单元，而出纸系统也是应打印介质的需要，设置成两个出纸口。打印纸在整个输纸路中的走动都是有严格的时间范围，超出了这个时间范围，打印机就会报卡纸。而对具体位置的监控则是通过一系列的传感器监测完成的。目前激光打印机中的传感器大部分是光敏二极管元件构成的。各种型号的激光打印机在机型和具体到某个系统的设计上，可能不同，但是它们的工作原理大至却是一样的，只不过某个局部的功能根据设计的需要得到了增强。基本知识：静电激光打印机的主要工作原理是利用静电。静电还能使烘干机中的衣物缠绕成一团，或者形成从云端直扑地面的闪电。实际上静电就是在某种绝缘材料（例如气球或你的身体）上积聚的电荷。由于带相反电荷的原子会相互吸引，因此具有异性静电场的材料会紧贴在一起。一张纸在激光打印机中的历程激光打印机将这种现象用作一种“临时性的粘合剂”。该系统的核心部件是感光器，通常是一个旋转的鼓形或圆柱形部件。这个鼓形部件由可以通过可见光子进行放电的高光导材料制成。激光打印机的基本组件基本知识：硒鼓开始时，硒鼓的所有部分都带有通过充电电晕线施加的正电荷，该电晕线是一段有电流通过的电线。（一些打印机使用充电辊而不是电晕线，但是它们的原理是相同的。）在硒鼓旋转时，打印机会放出微弱的激光束通过硒鼓的表面，将某些点处的电荷释放掉。这样，激光就以电荷图案的形式“绘制”出了要打印的字母和图像——一幅静电图像。此外，系统还可以以相反的形式工作——即在负电荷背景上绘制一幅正电荷图像。激光在旋转的光导硒鼓上“书写”内容在图案完成后，打印机在硒鼓上涂抹带有正电荷的墨粉——一种极其微细的黑色粉末。由于它带有正电荷，所以墨粉会粘附在硒鼓上带有负电荷的区域，而不会粘在带有正电荷的“背景”上。这有点像在一个苏打水罐上用胶水写字，然后再把该罐子在面粉中滚一下：面粉只会粘在罐子上涂有胶水的部分，因此最终会看到用面粉书写的一条信息。在粘上粉末图案之后，硒鼓会在纸上滚过，纸沿着下方的一条皮带进行运动。在纸运动到硒鼓的下方之前，会通过转印电晕线（充电辊）带上负电荷。此电荷的强度大于静电图像的负电荷，所以墨粉会被印到纸上。由于纸的运动速度与硒鼓相同，所以纸上会印有完全相同的图像图案。为了将纸与硒鼓分离开，在墨粉转移到纸上后，会通过分离电晕线对纸立即进行放电。基本知识：定影器最后，打印机让纸张通过定影器（一对加热辊）。在纸张通过这些辊时，原先松散的墨粉会融化，并与纸中的纤维融合在一起。然后定影器将纸张输送到输出托盘，于是你就得到了最终的打印页面。此外，定影器还会将纸张本身加热，这就是从激光打印机或影印机中出来的纸张总是比较热的原因。那么纸张为何没有发生燃烧呢？主要的原因是速度——纸张通过这些辊时速度很快，因此温度不会变得非常高。在墨粉印到纸上后，硒鼓的表面会经过放电灯。这盏很亮的灯使整个感光器表面暴露在光线之下，从而擦去上面的静电图像。然后，硒鼓的表面经过充电电晕线，并再次带上正电荷。从概念上说，激光打印机的所有工作就是这样的。当然，将这些不同的组件实际捏合在一起则是一项比较复杂的工作。在后面的部分中，我们将更详细地介绍各个组件，看看它们如何快速、精准地产生文字和图像。打印机控制器：通信在激光打印机能够工作之前，它需要获得页面数据并计算出如何将这些数据印到纸上。这个工作由打印机控制器完成。打印机控制器是激光打印机的主要板载计算机。它通过某个通信端口（例如并口或USB端口）与主机（例如您的PC）进行交谈。在打印作业开始时，激光打印机会与主机一起确定数据的交换方式。控制器可能必须定期启动和停止主机，以便处理它已经接收到的信息。通常，激光打印机具有多个不同类