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打印机的工作原理
激光打印机以其打印速度快,打印品质高的优点,在人们的日常工作中越来越受到青睐。但了解其工作原理的人并不多。本文根据激光打印机的工作特点,浅淡激光打印机工作原理。
激光打印机一般分成6大系统: 1、Power System(供电系统) 2、DC controller System(直流控制系统) 3、Formatter System(接口系统) 4、Laser/Scanner System(激光扫描系统) 5、Image Formation System (成像系统) 6、Pick-up/Feed System(搓纸系统)。下面将对这6大系统分别进行阐述。
一 、Power System(供电系统)
供电系统作用于其它5个系统,根据需要,输入的交流电被调控为高压、低压、直流电。高压电一般作用于成像系统,许多型号的打印机都单独的高压板,像HP4、HP4V、方正文杰作280、XeroxP8E、Canon BX/BX2等。但随着集成化的增、高,很多打印机的高压板、电源板以及DC控制板被集成在一起。像HP5L/6L,HP4L/4P、HP5P/6P、HP4000、HP5000等。低压电主要用来驱动各个引擎马达,其电压根据需要而定,像HP5L/6L主要有5V、12V电压,而HP5000主要有3.4\/、5V、24V电压。直流电主要用来驱动DC板上的各种型号的传感器、控制芯片以及CPU等。
二、DC Controller System(直流控制系统)
直流控制系统主要用来协调和控制打印机的各系统之间的工作:从接口系统接收数据,驱动控制激光扫描单元、测试传感器、控制交直流电的分布,过压/欠流保护、节能模式、控制高压电的分布等。其电路构成比其它5 个系统都复杂,涉及到电路的一些专业知识,像放大电路、反馈电路、整流电路等,是维修的一个难关。
三、Formatter System(接口系统)
接口系统是打印机和计算机连接的桥梁,它负责把计算机传递过来的一定格式的数据翻译成DC板能处理的格式,并传递给DC板。接口系统的构成一般有三个部分:接口电路、CPU 、BIOS电路。在接口电路里主要有一些负责产生稳压电流的芯片(为保护和驱动其它芯片)。CPU主要任务是翻译接口电路传递过来的数据,控制信号灯以及传递给DC板翻译过的数据。有些型号的打印机,其接口电路也做进CPU,像HP4L/4P。BIOS电路这部分主要有打印机自身的一些配置,以及生产厂家的一些相关信息。但有的打印机接口系统并没有BIOS电路的打印机一般不能打印自检测试员,像文杰280、Epson 5700/5800等,而我们平时的接口维修也只是局限于接口电路。
四、Laser/Scanner System(激光扫描系统)
激光扫描系统的主要作用是产生激光束,在OPC(感光鼓)表面曝光,形成映象。激光扫描系统主要有三个部分:多边形旋转马达、发光控制电路、透镜组。旋转马达主要通过高速旋转的多棱角镜面,把激光束通过透镜折射到OPC表面。发光控制电路主要是产生调控过的激光束,主要有激光控制电路和发光二极管组成。透镜组主要通过发散,聚合功能把光线折射OPC表面。
五、Image Formation System(成像系统)
成像系统的工作过程大至上分为两个过程:前期的准备工作,后期的定影成形工作。其整个工作过程大至分为7个步骤:
1、充电 通过充电辊给OPC表面充上高压电
2、曝光 利用OPC 表面的光导特性,使OPC 表面曝光,形成一定形状不等位的电荷区
3、显影碳粉颗粒在电场作用下吸附在OPC 表面被曝光的区域
4、转印 当打印纸通过转印辊时,被带上与碳粉相反的电荷,使碳粉颗粒按一定的形状转印到纸上
5、分离 纸张从OPC 和转印辊上分离出来
6、定影 已经印上字的打印纸上的碳粉颗粒,需要熔化才能渗透到纸里
7、OPC清洁 OPC表面的碳粉并未完全被转印纸上,通过刮刀清理后,并可完成下一轮转印成像过程。
在其后的定影成形过程中,加热组件是个很重要的部件,它通过一定范围的高温,将碳粉熔化。目前加热部件主要有两种形式:陶瓷加热,灯管加热。陶瓷加热的特点是加热速度快,预热时间短,缺点是易爆、易折,而灯管加热则相对稳定些,缺点是预热时间较长。现在有很多打印机都采用双灯管加热,像HP5SI、HP8100、HP4500等。但不论哪能种形式的加热,其温控都是通过热敏元件感应温度变化时,自动闭合完成的。
六、Pick-up/Feed System(搓纸系统)
操作系统主要由进纸系统和出纸系统构成。现有的大部分机型都可扩充多个进纸单元,而出纸系统也是应打印介质的需要,设置成两个出纸口。打印纸在整个输纸路中的走动都是有严格的时间范围,超出了这个时间范围,打印机就会报卡纸。而对具体位置的监控则是通过一系列的传感器监测完成的。目前激光打印机中的传感器大部分是光敏二极管元件构成的。
各种型号的激光打印机在机型和具体到某个系统的设计上,可能不同,但是它们的工作原理大至却是一样的,只不过某个局部的功能根据设计的需要得到了增强。
各品牌打印机的工作原理不尽相同,其中EPSON采用的是压电式,HP及CANON大都采用的是热泡式。他们的工作原理分别是:
一、 压电式:
它是利用石英晶体因电压而改变体积所产生的振荡,而将墨水喷出,此种方法是EPSON的独家专利。由于其制作较精细且成本高,故采用喷头和墨匣分离的方式,用以重复使用喷头。当机器给予一个电脉冲信号后,多层压电晶体会出现线性位移,将墨水挤压喷出。多层压电技术可避免墨水产生拖尾和飞散。使墨点更加微小和均匀,改善打印的解析度,实现接近照片的质感和层次感。
EPSON打印头由陶瓷层、衬板层、储墨层、喷嘴外层组成,陶瓷层上涂有压电晶体涂层;衬板层有墨孔(孔径为0.03毫米以下);储墨层的墨水囊依靠毛细作用向喷嘴提供墨水;喷嘴外层表面镀膜,孔径小于0.03毫米,打印头的这四部分采用胶体粘连而成,对安装精度要求极高。
由于EPSON打印机工作原理的特殊性,使墨水的传输速度、连续性以及参数变化等均成为影响墨水喷射的重要因素。供墨系统出现小气泡,容易在墨水通道的入墨孔形成一道空气阻隔,由此导致喷嘴供墨中断,从而造成打印时出现白条,此时应及时进行喷嘴清洗。
在打印过程中,多层压电晶体的振荡频率是相当惊人的,因此压电晶体极其附件的老化、变形,随时会使打印头性能下降;同时由于打印头喷墨孔的超精细度,使之极易受霉菌的影响;另外喷嘴部分的墨水局部干燥也可能导致打印不出或打印效果不佳。
EPSON喷墨打印机的工作原理与CANON、HP不同,它所采用的多层头技术,使其喷出的墨点呈圆珠形,在墨点离开喷嘴时不会形成雾气,所以能作出清晰的打印效果,尤其PHOTO系列更适用于打印图片。但由于打印机的构造不同,EPSON较CANON更容易进入空气,因此较易堵头。
二、 热泡式
利用电流瞬间将墨水加热到260度左右的高温,产生气泡造成的压力,将墨水喷出。如HP、CANON、LEXMARK等。打印机因需长期高温加热,所以喷头寿命有限,因此多采用抛弃式的喷头设计。打印机喷头的技术采取半导体薄膜技术,同时采用硅光刻工艺及高精密涂层技术形成多个直径在50微米的喷嘴。这些喷嘴呈高密度排列,在受到加热信号后,在极短的时间内局部加热墨水形成一定的气泡产生膨胀将墨水喷出。由于其所采用的工艺技术的保证,可以说这种打印头的精度是相当高的。