浅析激光打印机显影.docx

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浅析激光打印机显影

浅析激光打印机显影

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。

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:

?

轻度（Lighi）;?

中度（Medium）;?

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

强度及显影偏压的不同，所用的墨粉也10nm。

不同型号的激光打印机由于曝光

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。

6.转印和消电系统

（1）转印装置

用高压静电将感光鼓表面的"墨粉图像"转印到普通纸上，这一过程称为"转印"。

当带正电的碳粉随着感光鼓转到打印纸附近时，在纸的后面放置的电极放正电，由于电压高达500,1000V，静电吸引力便使纸紧贴在光导板上，带负电荷的碳粉即被吸附到纸的表面上了。

由于这种转印方式与纸的绝缘程度有关，当纸张因天气而受潮时，碳粉将因纸张表面的漏电而不能完全及紧密地吸附在上面，而导致打印质量不良。

转印的方法有两种，一种为"电晕放电转印"（电极丝），另一种为"放电胶辊"转印。

二者的工作原理是相同的。

机型不一，转印方式有所差别。

早期生产的激光打印机多采用电晕放电的转印方式。

当载有墨粉图像的感光鼓旋转到与转印电极或转印胶辊相切的位置时，一张打印纸也被送入二者之间，这时加到转印电极上的高压开始放电，将打印纸推向感光鼓的同时，由于打印纸底面转印高压的电场作用，会将感光鼓上的墨粉图像吸引到打印纸上，完成墨粉图像的二次转移。

转印电极丝或转印胶辊放电极性是相同的，呈负性，但这个负电压要比感光鼓曝光区所带负电压高，这样在把打印纸推向感光鼓的同时，也把墨粉最大限度地吸引到打印纸上。

但要注意，在墨粉转移到打即纸上时，如果打即纸受潮，绝缘性能不好，将影响墨粉转移效率，故而会出现图像缺损、

字符空心筹打印质量不佳的问题。

（2）消电装置

当墨粉图像转印到打印纸上的同时，打印纸也带上了电荷。

在打印纸输送

于电场和磨擦可能破坏墨粉图像的结构，所以在墨粉图像转印后，过程中，由

又加上了一个"消电装置"（消电极或消电齿），也称为"分离齿"。

它的作用是把打印纸和吸附墨粉上的电荷中和，消除极性使其显中性，物理性地附着在打印纸上，从而保证定影之前墨粉图像的精度。

消电过程采用的是交流电压，从而达到最好的消电中和效果。

7.加热定影系统

将打印吸附在纸上的墨粉图像，利用加压热熔的方法，使溶化的墨粉浸入打印纸中，形成固定图像的过程，称为"定影"。

吸附在纸上的碳粉，是由热性的树脂及碳粉混炼而成的微小颗粒，当吸附

过两个较高而间隙又不大的金属滚筒之夹缝时，碳粉中的树脂溶有碳粉的纸经

化而与碳粉一起被紧紧地压附在纸上，从而形成永久的图像，同时亦完成了激光打印的整个过程。

墨粉的熔化温度约100?

，热辊的温度与纸张通过的速度有关，一般在150,180?

之间。

感光鼓经过清扫残余粉及光照清除剩余电荷，即进入下一轮循环。

激光打印机采用复合热压的方法，使用"定影组件"完成定影。

墨粉图像定影的工作过程如下:

当载有"墨粉图像"的打印纸，由导纸器进入定影装置内的加热辊与压力胶辊之间时，由于加热辊被加热灯加热（185?

），同时由于压力胶辊的压力作用，使墨粉熔化浸入到打印纸中。

加热辊表面涂有聚四氟乙烯涂层，不易粘附墨粉。

有些机型的压力胶辊表面也有一层聚四氟乙烯膜，这样有利于双面打印时背面的墨粉不粘附。

被加热定影后的打印纸由分离爪与加热辊分离，经排纸轮导出，完成定影全过程。

（1）加热辊

加热辊用无缝铝合金管制成，管壁厚度在1,3mm之间，表面涂有聚四氟乙烯。

以防止定影时熔化的墨粉粘到辊上。

加热辊表面的聚四氟乙烯涂层在高温下会有稍微软化的现象，当打印纸被卡在定影装置内时，切不可用尖锐的硬物（如改锥、摄子）强行撬出，这样会损坏加热辊表面涂层，影响定影后墨粉图像的完整。

现在有很多的激光打印机采用更先进的陶瓷加热器（PCT），它升温快、节

电，如惠普4L。

4P、5L、6L、6P、2100、4000、5000和佳能460、660、800和JX等型号都采用陶瓷加热器定影。

（2）加热灯

有些激光打印机用的加热灯是卤素灯管，功率一般为350,750W，固定在加热辊中间，不随加热辊旋转，当打印机通电后，加热灯亮，对定影辊进行预加热，约1至2分钟后热辊的温度达到185度左右，当加热辊表面温度达到定影温度时，由靠在加热辊表面检测温度的热敏电阻通知主逻辑电路停止加热，准备好灯亮起，打印机可以开始打印。

当加热灯损坏时，整机不工作，有显示面板的机型会显示出错误指示或错误代码50Error信息。

（3）压力胶辊

压力胶辊又称下辊，它的作用是与加热辊共同完成对打印纸上墨粉的热压

力的大小由两端的支架弹簧控制，压力辊一般由耐高温的硅橡定影和传送。

压

胶制成，有的激光打印机中的压力胶辊采用蜂窝耐热海绵制作，外表面是一层聚四氟乙烯膜，这样更利于打印纸与压力胶辊分离，防止卡纸。

（4）温度控制器（热敏电阻）

激光打印机温度控制的方法大部分采用热感应方式，用小型热敏电阻与加热辊接触，感知加热辊温度（165,200?

）。

再由逻辑电路控制加热灯的开与关，实现激光打印机恒定的定影温度。

热敏电阻的性能是外部温度越高，热敏电阻的阻值越低。

当加热辊没有通电时，热敏电阻的阻值大约在200K，逻辑控制电路0101导通，可控硅SSR101导通，加热器开始加热。

当加热辊温度逐渐升高，热敏电阻阻值下降，当加热器表面温度达到约180?

时，热敏电阻阻值也到最低，约10K左右，热敏电阻至逻辑控制电路输入电压升高，达到一定的数值后0101截止，加热器停止加热。

如此反复而控制加热器表面温度保持在设计的温度范围内。

激光打印机设有节电功能（睡眠方式），如果在设定的时间内没有打印，主逻辑电路就会控制加热器进入节电状态，使加热器表面温度保持在165?

左右。

这样控制一方面可以节省电能消耗，另一方面，当再次启动打印作业时，可以缩短预热等待的时间（进入节电状态的时间是可以设定的）。

（5）热保护器（热敏开关）

为防止激光打印机内的温度无限制地升高，烧坏加热灯和加热辊，在加热灯电路中串联了一只热保护器（热敏开关），与加热辊贴近。

热敏开关内部有

一组长闭触点和一个钛金属片及撞秆。

钛是一种记忆性金属材料，制造时记忆温度为210?

。

假如温控电路失控，当加热辊表面温度超过设定温度210?

，钛金属受热收缩变形，压迫撞杆断开常闭触点，切断电路起到保护加热器作用。

当温度低于180?

时，钛金属恢复原记忆状态，常闭触点关闭，电路接通。

有些打印机则采用熔断性保护器，原理类似于电流保险丝。

8.清洁系统

激光打印机清洁系统的主要功能是把感光鼓表面没有完全转移的"残余墨粉"清除干净，使下一个打印周期有一个洁净的感光鼓。

理论上讲"墨粉图像"应该完全被转印，但是很难做到。

激光打印机在打印的过程中，经过充电、扫描、显像、转印几道工序，由于电位迁移，墨粉转移，加上光导体"光衰"的影响?

墨粉图像"不可能完全转移到打印纸上，那么残留在感光鼓表面墨粉的多少，直接影响到打印质量的好坏。

如果感光鼓表面上的残留墨粉不能彻底的清除干净，就会被带入下一个打印周期，破坏新生成的"墨粉图像"。

所以要对感光鼓表面进行彻底的清洁，这就需要一个感光鼓清洁器。

激光打印机有两种清洁的方法:

橡胶刮板清洁和毛刷清洁。

它们的作用都是对感光鼓表面进行清洁。

（1）刮板清洁

橡胶清洁刮板是用尿醛树脂制作，有一个平直的刀刃且具有耐磨性和柔韧性。

刀刃与感光鼓表面形成一个剪切角并有一定压力。

当感光鼓载着残留在表面的墨粉旋转时，残留墨粉被清洁刮板刮入废粉收集仓内。

与刮板相对的位置上还有一个止回片，以防止清洁后废粉的飞出。

由于橡胶刮板始终与感光鼓剪切并具有一定压力，会造成感光鼓表面的磨损，在刮板刃部涂有润滑粉。

如果清洁刮板刀刃有损伤，残留在感光鼓表面的墨粉便不能被彻底清除，使下一个打印周期的图像重叠而产生不良的打印效果。

在打印机过程中，也可能发生熔化墨粉颗粒粘附到刮板刀刃上的现象，长久下去粘附物会刮伤感光鼓的光导层，使感光鼓报废。

（2）毛刷清洁

毛刷清洁，就是利用旋转的辊筒毛刷，对感光鼓表面残留墨粉进行清洁，把残留墨粉扫除，抖落到废粉收集仓内。

毛刷一般用人造纤维制作，在旋转时与感光鼓磨擦扫除残留墨粉，同时利用磨擦产生的静电吸附残留墨粉，使墨粉不致飞扬而污染打印机其他部件。

使用毛刷清扫的方式由于对感光鼓的表面磨损小，所以可延长感光鼓的使用寿命。

（3）废粉收集仓

废粉收集仓就是回收清洁残留墨粉装置。

收集后的墨粉一般情况下不再利用。

因为，收集后的墨粉中会有很多的杂质，会影响到打印质量，也有些打印机采用循环墨粉的使用方式。

被刮除的墨粉由一个螺旋送粉装置送回到供粉仓内，循环使用。

但使用一段时间后，新粉的补充量不足或新旧粉不能充分混合，打印质量会下降很多。

9.机械传动系统

打印过程中纸张的传送由电子控制系统控制机械装置完成传递动作。

其中包括传动齿