2.2 激光打印机的内部结构及其工作原理

2.2.1 激光打印机的内部结构

激光打印机的内部结构由四大部分组成，如图2-15所示。

① 激光扫描组件：发射带有文字信息的激光束对感光鼓进行曝光。

② 输纸组件：控制纸张在适当的时间进入打印机，并走出打印机。

③ 显影组件：在感光鼓曝光的地方覆盖上碳粉，形成肉眼能看到的图文，并转印到纸张表面。

④ 定影组件：将覆盖到纸张表面的碳粉，通过加压加热的方式熔化并牢牢固定在纸张上。

2.2.2 激光打印机的工作原理

激光打印机是将激光扫描技术和电子显像技术相结合的输出设备。激光打印机因机型不同，功能会有所区别，但工作顺序与原理基本相同。

以常见惠普激光打印机为例，其工作顺序如下。

① 当用户通过计算机操作系统发送打印命令到打印机时，首先经过打印机驱动程序将要打印的图文信息转换成二进制信息，最终传送至主控制板。

② 主控制板把驱动程序送过来的二进制信息接收并解释调至在激光束上，依据此信息控制激光部分发光。同时，感光鼓表面由充电装置充电后，由激光扫描部分产生带有图文信息的激光束对感光鼓进行曝光，曝光后在硒鼓的表面形成静电潜像。

③ 硒鼓与显影系统接触后，潜像变成可见的图文，经过转印系统时，在转印装置的电场作用下，碳粉随即转印到纸张上。

④ 转印完成后，纸张接触消电锯齿，对地放掉纸张所带的电荷后，进入产生高温的定影系统，由碳粉形成的图文便印在纸上。

⑤ 在打印图文信息后，清洁装置把未转印走的碳粉清除，即进入下一个工作周期。

所有激光打印机的工作过程都有充电、曝光、显影、转印、消电、定影、清洁等步骤。

1.充电

要使感光鼓按照图文信息吸附上墨粉，首先要对感光鼓进行充电。

目前市面上的打印机有两种充电方式：一种是电晕充电；另一种是充电辊充电。两者各有特点。

电晕充电是一种间接充电法，利用感光鼓的导电基层作为一个电极，在感光鼓附近再设置一根很细的金属丝作为另一个电极。在复印或打印时，给金属丝加上一个很高的电压，金属丝周围的空间就形成很强的电场。在电场的作用下，与电晕丝同极性的离子就流向感光鼓表面。由于感光鼓表面的感光体在黑暗中具有很高的阻值，电荷不会流走，因此感光鼓表面电位不断升高，当电位上升到最高接受电位时，充电过程结束。此充电方式的缺点是容易产生辐射与臭氧。

充电辊充电属于接触充电方式，不需要很高的充电电压，相对来说比较环保。激光打印机大部分都采用充电辊充电。

高压电路部分产生高压，通过充电组件给感光鼓表面充上均匀的负电。感光鼓与充电辊同步旋转一周后，整个感光鼓表面被充上均匀的负电，如图2-16所示。

2.曝光

曝光是围绕感光鼓进行的，利用激光束对感光鼓进行曝光。感光鼓的表面是一层感光层，感光层覆盖在铝合金导体表面，铝合金导体接地。

感光层是光敏材料，其特性是遇光导通，未曝光前是绝缘的。在曝光前，由充电装置充上均匀电荷，被激光照射到的地方会迅速变为导体，并与铝合金导体导通，电荷因此对地释放，形成打印纸上的文字区。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。由于该文字图像是不可见的，所以称为静电潜像。

在扫描器中还装有一个同步信号传感器，此传感器的作用是，保证扫描间距一致，使照射到感光鼓表面上的激光束达到最好的成像效果。

激光灯发射带有字符信息的激光束，照射到旋转的多面反射棱镜，反射棱镜反射激光束经透镜组照射到感光鼓表面，从而进行感光鼓的横向扫描。主电动机带动感光鼓不断旋转实现激光发射灯对感光鼓的纵向扫描。曝光原理如图2-17所示。

3.显影

显影是利用电荷同性相斥、异性相吸的原理，将肉眼看不见的静电潜像变成可见图文的过程。磁辊（也叫显影磁辊，或简称磁辊）中心有一条磁铁装置。粉仓中的碳粉中含有能被磁铁吸附的磁性物质，所以碳粉必然被显影磁辊中心磁铁吸附。

当感光鼓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与碳粉极性相反，根据同性相斥异性相吸的原理，感光鼓表面被激光照射到的地方就吸附了碳粉，于是在其表面就形成了可见的碳粉图文，如图2-18所示。

4.转印

当碳粉随着感光鼓转到纸张附近时，在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，所以碳粉形成的图文在充电装置的电场作用下，碳粉被转印到纸张上，如图2-19所示。图文因此就显现在纸张表面，如图2-20所示。

5.消电

当碳粉图文转印到纸张上时，碳粉只是覆盖在纸张表面，在纸张输送过程中，碳粉形成的图文结构很容易被破坏。为保证定影之前墨粉图像的完整，转印后会经过一个消电装置，它的作用是消除极性，中和所有电荷使纸张显中性，从而使纸张能够平稳进入定影单元，保证输出印品的质量，如图2-21所示。

6.定影

加热定影是利用加压加热的方法将吸附在纸张上的碳粉，熔化并浸入纸张中，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。

打印过程中，定影器温度达到预定温度180℃左右，吸附碳粉的纸张经过加热辊（又称上辊）和压力胶辊（又称加压下辊、下辊）之间的缝隙时，高温加热碳粉，使碳粉熔化在纸张上，从而形成牢固的图文，如图2-22所示。

因加热辊表面涂有不易黏附碳粉的涂层，所以碳粉不会因高温黏附在加热辊表面，定影后的纸张由分离爪与加热辊分离，经输纸轮送出打印机。

7.清洁

清洁过程是将感光鼓上未转印到纸张表面的碳粉刮到废粉仓。

在转印过程时，感光鼓上面的碳粉形成的图像不可能被完全转移到纸张上，如果不加以清洁，残留在感光鼓表面的碳粉就会被带入下一个打印周期，破坏新生成的图像，从而影响打印质量。

清洁过程是由橡胶刮板来完成的，其作用是在感光鼓打印下一个周期前把感光鼓清洁干净。因橡胶清洁刮板的刀刃具有耐磨性和柔韧性，刀刃与感光鼓表面形成一个切角，当感光鼓旋转时，其表面的碳粉就被刮板刮入废粉仓，如图2-23所示。