激光加工技术结课论文-激光打印机原理

学 号 11320119

《激光加工技术》结课论文

激光打印机原理

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生姓名 级 绩 11机电-1班 控制与机械工程学院 课课教单师 位

2014年12月21日

激光打印机原理

引言:

喷墨打印机这个词非常准确地描述了该类型打印机的工作过程——这些打

印机通过喷射微小墨滴把图像印在纸上。而激光打印机这个词则带有更多的神秘感。在本文中，我们将揭秘激光打印机背后的工作原理。当谜底揭开之后，您便会明白，其实激光打印过程基于一些很简单的科学原理，只不过它以非常具有创新性的手段应用了这些原理。

正文：

1、基本知识：

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。

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。

图1 感光鼓装置

2、激光打印机的组成：

1）硒鼓

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。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。

2）激光器

由于打印机的激光系统负责页面的绘制工作，因此它——或激光扫描组件—

—必须做到非常的精确。传统的激光扫描组件包括：

激光器

一面可移动的镜子

一组透镜

激光器接收页面数据——组成文本和图像的小点——一次接收一个水平行。

当光束在硒鼓上横向移动时，激光器会为要打印的每个点发出一个光脉冲，对于

空白区域的点则不发出任何脉冲。

图2 激光器的结构

激光器本身实际上并没有移动激光束。相反，激光束是通过一面可移动的镜

子反射到硒鼓上的。当镜子移动时，它会反射激光束并使其通过一系列的透镜。

该系统可弥补由于镜子和硒鼓上的点之间的距离不断发生变化而引起的图像变

形。

一些激光打印机使用一排发光二极管（LED）来写入页面图像，而不是使用

单个激光器。每个点的位置都有自己专用的光线，也就是说该打印机的打印分辨

率是固定的。与真正的激光器组件相比，这些

系统的制造成本较低，但是打印结果也较差。

3）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 图3定影器

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。

4）打印机控制器

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。

在办公室中，激光打印机可能要连接到多台不同主机，因此多位用户都可以

从他们自己的计算机上打印文档。控制器分别处理每位用户的打印作业，但是可

能会同时开展许多场“对话”。而同时处理多个作业的能力是激光打印机受到广

泛欢迎的原因之一。

5）光栅图像处理器

在构造出数据之后，控制器就开始生成整个页面。它会设置文本边距，排列

单词并放置所有图像。在页面排列完毕之后，光栅图像处理器（RIP）会获取页

面数据，既可以一次获取整个页面，也可以一部分一部分地获取，然后将页面分

割成由微小点组成的阵列。

在大多数激光打印机中，控制器会将所有打印作业保存到它自己的内存中。

这使得控制器能够将不同打印作业放到一个队列中，以便一次处理一个打印作

业。此外，如果要打印文档的多份副本，这种方法还可以节省打印时间，因为主

机只需要发送一次数据即可。

3、打印机语言：

若要让打印机控制器和主机之间能够通信，它们需要使用相同的页面描述语

言。在较早的打印机中，计算机发送一种特殊的文本文件和能够向打印机提供简

单格式信息的简单代码。由于这些早期打印机只有几种字体，因此上述过程是一

个非常简单明了的过程。

而现在可以选择数百种不同的字体，并且会不假思索地打印复杂的图像。为

了处理所有这些变化多样的信息，打印机就需要说一种更高级的语言。

目前，主要的打印机语言有惠普的打印机命令语言（PCL）和Adobe的

Postscript。这两种语言都以矢量形式描述页面——即，将页面描述为几何形状

的数学值，而不是描述为一系列的点（位图图像）。而打印机在收到矢量图像后，

会将它们转换成位图页面。利用这种机制，打印机可以接收精细、复杂的页面，

并打印出任何类型的字体或图像。此外，由于位图图像是由打印机创建的，所以

它可以使用打印机的最大分辨率。

一些打印机使用图形设备接口（GDI）格式而不是标准的PCL。在这种系统

由主机创建点阵，因此控制器不承担任何处理工作——它只是将点指令发送给激光器。

但是在大部分激光打印机中，控制器必须组织它从主机接收到的所有数据。这包括向打印机告知应执行的工作的所有命令——使用什么纸张、如何设置页面的格式、如何处理字体等等。控制器为了使用这些数据，必须以正确的顺序接收数据。

结论：

激光的运动速度非常快，所以可以用比喷墨打印机快很多的速度“写入”内容。此外，由于激光束的直径可以发生变化，所以它可以更精确地绘制图案，同时不会浪费墨水。

激光打印机一般比喷墨打印机昂贵，但是它的使用成本并不高——墨粉便宜而且能长时间使用，而喷墨打印机的墨盒不仅昂贵而且墨水很快便会用尽。这就是办公场所通常使用激光打印机作为其“坐骑”的原因，因为这些地方经常要打印很长的文档。在大多数型号的机器中，机械上的低效率会通过先进的处理效率得到补偿。典型的激光打印机控制器可以为小型办公室中的所有人提供服务。

随着技术不断进步，激光打印机的价格还将继续下降，而性能却会不断提高。我们还会看到众多的创新设计，并有可能出现对静电打印技术的全新应用。

参考文献：

[1] 激光打印机工作原理[J].教育设备信息.2002（04）

[2] 认识激光打印机[J].大众硬件.2004（06）

[3] 激光打印机模型[J].出版与印刷.2007（01）