关于激光打印机数字通信技术

作者：国合星科（深圳）技术有限公司 - 张俊鹏

激光打印机属于常用的办公用具，主要是与计算机设备进行连接，将文字和图片清晰打印出来。激光打印机与普通打印机相比，打印清晰度、质量等相对较好。

一、激光扫描系统

激光扫描系统是激光打印机中的重要部件，其设计、制造、装配的误差直接影响打印质量。对其进行检测一方面可以保证产品质量，另一方面可以指导关键部件的制造参数的设定。
激光扫描系统的作用是对硒鼓进行曝光，即通过激光束在硒鼓上匀速横向运动完成电荷的转移，从而将碳粉影印到纸张上，完成图像或文字的打印，在这个过程中，图像质量是由激光扫描系统出射光束光斑的大小与形态决定的。出射光斑的质量决定着激光打印机的打印精度，只有当光斑越接近标准圆形，且在整个曝光区域内各个位置处的光斑直径符合使用要求，才能保证曝光与打印的效果。
激光器由：激光发射单元、透镜、六面棱镜、激光马达、成像透镜、bd电路板、激光反射镜、BD面镜构成。

当我们通过电脑或者手机发送打印命令到打印机以后，打印机驱动程序立即将图文信息转换成打印机可以识别的代码传送至打印机控制板。控制主板会把信息接收后经过解析发送到激光器上面，由激光器再发出激光经棱镜反射到感光鼓表面，感光鼓事先已经过充电装置充电而带有电荷，经激光照射在硒鼓的表面曝光形成静电肉眼看不到的潜像。硒鼓与显影系统接触后，潜像在反向电荷的作用下吸附碳粉变成可见的图文，再经过转印系统电场作用下碳粉随即又被吸附转印到纸张上，转印完成后，纸张接触消电锯齿或者消电灯放掉纸张上所带电荷。再进入高温定影装置中把碳粉形成的图文熔解到纸张表面，这样就形成了不可擦除的内容，在此同时，清洁部分会把未被转印走的碳粉清理掉收入废粉盒。再重复上面的步骤连续打印。

二、激光打印机的原理

整个过程要：充电、曝光、显影、转印、定影、清洁、消电七个步骤这些繁琐的步骤就造就出了。

   • 充电

感光鼓（硒鼓）要能吸附上墨粉先要对感光鼓进行充电。目前市面上的激光打印机（复印机）有两种充电方式，一种是电晕充电（充电网、充电丝等），另一种是充电辊充电，两者各有特点。 

电晕充电是一种不接触硒鼓的间接充电方法，感光鼓作为一个电极，在感光鼓附近有金属丝（网）为另一个电极。在需要打印或者复印时，给金属丝（网）上产生一个很高的电压，金属丝周围的空间就形成了一个很强的电场。此时与电晕丝同极性的电离子就流向感光鼓表面完成给硒鼓的充电。

充电辊充电属于接触式充电方式，不需要很高的充电电压，相对来说比较环保。所以大多数激光打印机采用充电辊方式完成给硒鼓的充电。

   • 曝光

由于硒鼓感光层是光敏材料制成，特点是未曝光前是绝缘的遇光照射后导通。由于充电部分已经给硒鼓表面充上电荷这时被激光照射的地方会变为导体会对地释放形成文字或者图案。没有被激光照射到的地方，仍然维持原有电荷形成打印纸上的空白区域。此时该文字图像是不可见只是由电荷形成的看不见的图像。

激光器里面的激光发射管将光束照射到旋转的多面反射棱镜，经棱镜横向反射到硒鼓表面，由于硒鼓是旋转的，所以可以连续形成文字或者图案潜像。

   • 显影

我们都知道电荷之间同性相斥、异性相吸，激光打印机显影就是将肉眼看不见的静电潜像变成可以看得到的图文过程。硒鼓中装有一个空心或者实心磁辊（有些鼓分分离设计的机器在粉盒中）磁辊当有有磁性，而粉仓中的碳粉成分中含有能被磁铁吸附的磁性物质（载体复印机中常见耗材），所以碳粉和载体混合在一起必然被显影磁辊吸附。当感光鼓上带电的看不到的潜像旋转到与显影磁辊相接位置的时候，感光鼓表面没有被激光照射到的地方与碳粉极性相同不会吸附碳粉，而被激光照射到的地方（潜像）与碳粉极性相反就吸附了碳粉，于是在硒鼓表面就形成了可见的碳粉图文。

   • 转印

在硒鼓将碳粉吸附到表面形成肉眼可见的文字或图案镜像的同时，纸张在输送系统的帮助下紧贴硒鼓表面通过，这时纸张的背面有一个转印装置给纸张背面施加转印高压，因转印装置的电压要比感光鼓曝光区所带电压高，所以碳粉形成的图案文字在转印辊（转印带）所携带强电场作用下，碳粉就会被转印到打印纸上。

   • 消电

碳粉形成的图文转印到打印纸上时碳粉只是覆盖在纸张表面，在打印纸输送过程中碳粉形成的图文结构很容易被破坏掉。为保证图像完整到达定影器单元，转印完成后会有一个消电装置，它的作用是消除纸张及附着碳粉极性使纸张变为中性使纸张平稳进入定影器定影。

   • 定影

激光打印机定影是利用加压加热的方法将附着在打印纸上的碳粉熔化并浸入打印纸中，在纸张表面形成牢固图文的过程。碳粉的主要成分是树脂，碳粉的熔点约100℃，定影组件加热辊的温度在180℃左右。
在转印过程中感光鼓上面的碳粉图像不可能被完全转移到纸张上，这时就要给予清洁，不然残留在感光鼓表面的墨粉就会被带入下一个打印过程污染纸张损坏打印质量。清洁主要是由橡胶刮板来完成，它装在硒鼓的一侧作用是在硒鼓转一周前把感光鼓表面清洁干净，硒鼓表面残余的碳粉就被刮板刮入废粉仓中。

三、激光打印机的优势 

相较于其他打印机，激光打印机具有非常明显的优势，主要有速度快、效果好、使用成本低等优势。

   • 打印速度 

打印速度是选择激光打印机的重要指标，在实际使用过程中，影响这一参数的原因很多，包括打印任务的复杂程度、接口的传输速率、定影辊的加热速度等等。但需要注意的是，不要只看标称打印速度，更要关心实际的打印速度，而其中需要重点关注的指标是首页输出时间（FPO）。首页输出时间是指打印第一页时打印机从开始接收数据到打印输出完成所用的时间。所以首页输出时间已成为决定输出速度的最主要因素，特别是在小批量，多次打印的场合，首页输出时间的大小就显得更加重要了。 影响首页打印时间最关键的因素是定影辊的加热速度。这是由于打印机在闲置时，为节能和延长定影辊的寿命，使定影辊保持较低的温度。而一旦有任务时，需要在短时间内将定影辊加热到一定的温度才能正常工作。而这一加热时间，是造成打印延时的主要原因[1]。

   • 打印质量 

激光打印机的打印质量是用打印分辨率来衡量，分辨率越高自然打印质量也就越好，但价格也相对要高一些。打印分辨的单位是dpi（dot per inch），即指每英寸打印多少个点，目前激光打印机的打印分辨率主要有600×600dpi、1200×600dpi、2400×600dpi、1200×1200dpi等几种。SOHO用户在日常应用中以文本打印为主，兼有一些简单的图形和照片打印，事实上激光打印机在600×600dpi的输出分辨率下，无论是文本还是图形的打印质量都完全可以和黑白印刷品媲美了。尤其值得注意的是，激光打印出来的文档特别适合长期保存，因此在对于合同、正式公文、法律卷宗、档案等商务文件资料进行保存时，必须选择激光打印机输出。这一特性主要是由于在激光打印最后的定影环节中，强大的压力和热量使碳粉融化并深深嵌入到纸张纤维中，加强了打印质量[1]。

   • 成本控制 

精打细算是中小企业和SOHO用户的持家之道，因此，激光打印机的打印成本一定要算明白。由于激光打印机的购买成本相对固定，因此，应更加关注总体拥有成本（TCO），即在关注打印机成本的同时，还应考虑耗材成本、耐用性及故障率等指标；耗材成本不仅要看标称打印量，更要看实际打印量。而激光打印机的耗材一般是成像鼓、碳粉、充电辊等，而其中最常更换的就是成像鼓和碳粉，它们决定了每张纸的打印成本[1]，是影响打印成本的最关键因素。此外，高品质打印机具备高耐用性（大打印负荷）及低故障率，可以有效降低人工干预的次数，提高工作效率，从另一个方面也降低了使用成本。除了成本更低以外，激光打印机的耗材寿命比喷墨打印机更长，通常情况下不用频繁的更换硒鼓，这一点更适合对打印机设备并不熟悉的用户。用户可以花更多的精神在自己的业务上，而不需要为打印机的操作太费心。

   • 稳定易用 

易用、好用已成为选购打印机时的重要参考指标，高易用性可提高打印效率，降低打印成本。易用性主要体现在故障率的高低、出现故障后是否易于排除、驱动安装及操作界面是否直观等方面。稳定性方面，激光打印也有不可替代的优势。尤其在商用用途方面，大量的办公文档经常需要连续打印，每月的打印负荷量可能达到数万页或数十万页，这样的高负荷量运行，只有激光打印能够提供稳定的运行，确保在业务的关键环节不出现故障。好的激光打印机还会有静音设计，使办公室里的环境更有益于人们的身心健康[1]。

-- 参考文献 --
[1] 陈淑娟.打印机采购三大趋势[N].计算机世界,2006-11-06(C02).