激光打印机结构和原理——激光打印机的电子显像系统

这次《激光打印机结构和原理》讲解的是最需要关注的内容,激光打印机的电子显像系统,通俗点讲就是激光打印机的成像过程,了解这篇内容,你就可以知道碳粉是如何印到纸张上的,中间经过了几道工序,经过了哪些部件,对以后维修激光打印机有很大的用处,打印机维修笔记强烈建议认真看完。

激光打印机的电子显像系统(成像系统)

  激光打印机是精密的机械系统,它利用光、电、热的物理、化学原理通过相互作用输 出文字或图像,这些复杂的过程都由一个电子控制系统来实现,称为电子显像系统。 “静电成像”的理论是美国人卡尔逊首先提出的,因此也称为卡尔逊法。或称为放电 成像法。基本过程可分为充电、曝光、显影、转印、定影、清洁、消电7个步骤,其中5个 步骤是围绕电子显像系统进行的。

  (1)充电

  感光鼓表面光导体材料在不见光的情况下为绝缘体,呈中性状态,不带有任何电荷。 要实现在光导体表面的”静电潜像”,必须在光导体表面进行充电,使之荷电。只有这样, 当激光束扫描到光导体上时,光导体被曝光的点导通,形成光束点阵。点阵电荷与基体导通 形成”电位差潜像”,当感光鼓旋转到与显影磁辊相切位置时,把磁辊上载有与光导体表面 电荷属性相反的墨粉吸引到感光鼓表面,从而在感光鼓上显现出墨粉图像。(http://oa.yywr.net

  欲使感光鼓能按照图文信息吸附上碳粉,应先对硒鼓进行充电,充电电极是一根与感光 鼓轴平行的钨丝,其上带有5~7kV的直流高压,当硒鼓表面与钨丝非常接近时,周围的空气 被电离产生电晕放电,使感光鼓带上了电荷。电压的正负由钨丝所带的电压决定,若光导材 料为硒碲合金时,则充正电,感光鼓旋转一周后使整个表面均被充电。

  激光打印机对感光鼓充电的方法,因机型不同而采用的具体充电方法也有不同,但充 电原理基本一致,都是采用直流高压的电晕放电对感光鼓表面充电。

  早期生产的激光打印机采用电极丝及栅网复合的结构充电的较多,现在新型激光打印 机大部分采用充电胶辊(FCR)对感光鼓充电。当高压发生器送到电极丝一个高压电后,电 极丝与栅网之间形成一个强电场,并释放出电 晕。使电极丝与感光鼓之间的空气发生电离,空气离子向感光鼓表面迁 移,使光导体(感光鼓)表面充满电荷。这种方法能使光导体(感光鼓)表面荷电均匀,但 同时也产生大量的负离子(臭氧)。臭氧聚集到一定量时,对人体是有害的。如佳能早期产 品LBP-SX、ST型,惠普公司的早期产品HP2、3和日本生产的松下KX6500,联想LJ6L、LJ6P等 机型均采用此方法充电。

  现代生产的激光打印机大部分都采用充电辊充电,由于采用接触式充电方式,不需要很高 的充电电压,且没有臭氧产生,但由于电离尘的积存,增加了对感光鼓的磨损,也会有充电 不均匀的现象。

  (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。(http://oa.yywr.net

  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靠近到一定的距 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。

看完了这篇激光打印机的成像过程?是否还有没懂的地方,没关系,再看几遍,总之维修激光打印机其他可以不懂,但是这篇文章里讲的一定要懂,如果吃透,相信以后维修激光打印机可以省好多事。


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3 则回应给 激光打印机结构和原理——激光打印机的电子显像系统

  1. 所谓同行,就是那些比我们差十万八千里的人。

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