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。