產(chǎn)生激光的光源,和普通的光源明顯不同。如普通白熾燈光源是通過電流加熱鎢絲的 原子到激發(fā)態(tài),處于激發(fā)態(tài)的原子不斷地自發(fā)輻射而發(fā)光。這種普通的光源具有很大的散射 性和漫射性,不能控制形成集中的光束,也就不能應(yīng)用于激光打印機(jī)。激光打印機(jī)所需要的 激光光束必須具有以下特性:
、俑叻较蛐。發(fā)出的光束在一定的距離內(nèi)沒有散射和漫射。
②高單色性。純白光由七色光組成。
、鄹吡炼龋欣诠馐募胁в泻芨叩奈锢砟芰。
、芨呦喔尚,容易疊加和分離。 激光器是激光掃描系統(tǒng)的光源,具有方向性好、單色性強(qiáng)、相干性高及能量集中、便于 調(diào)制和偏轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。 早期生產(chǎn)的激光打印機(jī)多采用氦-氖(He-Ne)氣體激光器,其波長(zhǎng)為632.8nm,其特點(diǎn)是 輸出功率較高、體積大、是壽命長(zhǎng)(一般大于1萬小時(shí)) 性能可靠,噪音低,輸出功率大。但是因?yàn)轶w積太大,現(xiàn)在基本已淘汰。現(xiàn)代激光打印機(jī)都 采用半導(dǎo)體激光器,常見的是鎵砷-鎵鋁砷(CaAs-CaAlAs)系列,所發(fā)射出的激光束波長(zhǎng)一 般為近紅外光(λ=780nm),可與感光硒鼓的波長(zhǎng)靈敏度特性相匹配。半導(dǎo)體激光器體積 小、成本低,可直接進(jìn)行內(nèi)部調(diào)制,是輕便型臺(tái)式激光打印機(jī)的光源。
激光掃描是用來產(chǎn)生非常小的高精度光點(diǎn),用于高質(zhì)量的文字及圖像的印刷,常用的激 光掃描系統(tǒng)工作原理是:在工作物質(zhì)兩端設(shè)置兩塊相互平行的反射鏡(柵極),這兩塊反射 鏡之間構(gòu)成了一個(gè)諧振腔。諧振腔的一塊反射鏡為全反射鏡,另一塊為半反射鏡,當(dāng)工作物 質(zhì)受激,原子自發(fā)輻射的光子在諧振腔內(nèi)不斷地來回反射,輻射出的光子不斷增加。當(dāng)諧振 腔內(nèi)疊加的光子增加到一定量時(shí),就會(huì)穿透半反射的反射鏡面發(fā)出一束非常強(qiáng)的光,這就是 激光。這樣發(fā)出的光束非常集中,幾乎沒有散射,只要我們利用控制技術(shù)將光波波長(zhǎng)控制在 700~900nm(納米),這樣所產(chǎn)生的激光就可以滿足激光打印機(jī)感光鼓的曝光需要。
現(xiàn)代所用的半導(dǎo)體激光器,通常采用激光二極管,它的原理與普通的二極管極為相似, 如都有一對(duì)PN結(jié),當(dāng)電壓和電流加到激光二極管上時(shí),P型半導(dǎo)體材料中的空穴和N型材料中 的自由電子產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng), PN結(jié)處載流子的密度增加非常大,自由電子和空穴重新復(fù)合, 因而產(chǎn)生受激輻射,釋放出具有激光特性的光子,由激光器諧振腔內(nèi)的反射鏡反射,透過激 光孔和孔內(nèi)聚焦鏡,射出激光束。
從激光的產(chǎn)生可以看出,一條激光束只包括一種主要波長(zhǎng)的光線,它是單色的。每一 條光線都沿一個(gè)方向傳播,以相互疊加的方式結(jié)合,我們稱之為"相干性"。這個(gè)特性使激 光以一條極細(xì)的光束射到一個(gè)靶上,而幾乎沒有散射。而每條激光束就像槍膛里射出的子彈 ,每顆子彈只能在靶上打一個(gè)孔。如果要打出一個(gè)"一"字,就要射出很多的子彈,沿"一 "字方向打出很多的孔,形成一個(gè)"一"字點(diǎn)的橫向排列,這就是我們所說的"點(diǎn)陣排列" ,是后面要講"點(diǎn)陣圖像"的技術(shù)基礎(chǔ)。
激光打印機(jī)的圖文信息,亦是由點(diǎn)陣組成。印刷質(zhì)量要求越高,組成一個(gè)字符的點(diǎn)陣亦 越多。激光掃描的點(diǎn)陣形成有四種方法。單線掃描:將一行字符的每一行的點(diǎn)陣信息,送至掃描器中進(jìn)行掃描,稱為單線掃描。多線順序偏轉(zhuǎn)掃描:高頻信號(hào)發(fā)生器依次產(chǎn)生 9個(gè)不同的頻率,依據(jù)布雷格衍射原理,它們?cè)谄D(zhuǎn)調(diào)制器中會(huì)產(chǎn)生9條偏轉(zhuǎn)角不同的掃描線 ,接著轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)一個(gè)微小角度,掃描出從左至右的點(diǎn)陣信息。由于這種方法只需轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)過一個(gè)微小的角度,它相當(dāng)于單線掃描方法的1/132,即可形成1個(gè)字,故又稱小光柵掃描。 多線同時(shí)偏轉(zhuǎn)掃描:是指在高頻驅(qū)動(dòng)電路中同時(shí)產(chǎn)生9個(gè)不同的頻率,經(jīng)合成后送至偏轉(zhuǎn) 調(diào)制器中。多線同時(shí)偏轉(zhuǎn)多次掃描:這種方法與多線同時(shí)偏轉(zhuǎn)掃描屬同一類,只是從1個(gè)字 符的形成上有所區(qū)別。即在掃描高點(diǎn)陣字符時(shí),一個(gè)完整的字符是分成多次掃描完成的。 圖形信息的點(diǎn)陣形成與字符的點(diǎn)陣形成基本相似。
感光鼓是激光打印機(jī)的核心部件。它是一個(gè)光敏器件,主要用光導(dǎo)材料制成。它的基本工作原理就是"光電轉(zhuǎn)換"的過程。它在激光打印機(jī)中作為消耗材料使用,而且它的價(jià)格也較為昂貴。 光敏半導(dǎo)體有半導(dǎo)體的共性,如受熱激發(fā),摻雜后改變電導(dǎo)率等。此外,它還具有其 他半導(dǎo)體不具有的"光導(dǎo)電"特性。 光敏半導(dǎo)體受光照射后,它的電導(dǎo)率可以上升幾個(gè)數(shù)量級(jí)。從能帶上講,它的價(jià)帶中 的電子吸收了光的能量后,躍入導(dǎo)帶,產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。這種由光照產(chǎn)生的電子-空穴對(duì), 稱為"光生載流子"。光敏半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的"光生載流子"增多,它的電導(dǎo)率就上升。這種 受光照射后提高的電導(dǎo)率稱為"本征光電導(dǎo)率"。 實(shí)際應(yīng)用中,光敏半導(dǎo)體材料需經(jīng)過摻雜后,才能制成激光器使用的半導(dǎo)體材料。所 以除了有本征光電導(dǎo)率外,還必須具有光激發(fā)雜質(zhì)能級(jí)上的電子或空穴形成的雜質(zhì)光電導(dǎo)率 的性質(zhì)。在有些光敏半導(dǎo)體中,"雜質(zhì)光電導(dǎo)率"起主要作用。
光敏半導(dǎo)體受光照射后,會(huì)不同程度地改變物體內(nèi)的"載流子遷移率"(遷移率是載流 子的遷移速度與外電場(chǎng)的比值)。標(biāo)志物體的導(dǎo)電能力的"電導(dǎo)",等于載流子密度乘以遷 移率。遷移率上升,電導(dǎo)提高,電導(dǎo)率由本征光電導(dǎo)率、雜質(zhì)光電導(dǎo)率和遷移率的值共同決 定,只是在某種條件下便以其中的某種因素為主罷了。
實(shí)際應(yīng)用的各種光導(dǎo)體對(duì)光的敏感程度都不一樣。光導(dǎo)體的電導(dǎo)率與它對(duì)光的敏感程 度成正比。所以光感對(duì)光導(dǎo)體的導(dǎo)電性影響很大。光導(dǎo)體對(duì)光的光感度是不一樣的。某一種光導(dǎo)體,只對(duì)某一區(qū)域光譜的光的光感度高, 離開了這一區(qū)域,則可能喪失光感度。
光敏半導(dǎo)體在與它適用的光波長(zhǎng)范圍內(nèi),會(huì)對(duì)光形成一個(gè)吸收峰值。在這個(gè)峰值范圍 內(nèi)光電導(dǎo)效果最佳。它還與光的照度有關(guān)系。照度越高,產(chǎn)生的載流子越多,光電導(dǎo)率就越 高。然而每種光導(dǎo)體的特性各異,所以在相同條件下,達(dá)到相同的光電導(dǎo)率指標(biāo)所需要的照 度是不同的。
目前感光鼓常用的光導(dǎo)材料有硫化鎘(CdS)、硒-砷(Se-As)。有機(jī)光導(dǎo)材料(opc)等幾種。制作感光鼓用的光導(dǎo)材料, 應(yīng)具備以下特性:
、倌湍バ院谩9鈱(dǎo)體表面要有一定的硬度,要能承受顯影轉(zhuǎn)印和清潔過程 中的機(jī)械磨損。如果感光鼓(光導(dǎo)體)被磨損或劃傷,將導(dǎo)致打印質(zhì)量的下降或破壞感光鼓 ,磨損嚴(yán)重時(shí)只有報(bào)廢。在實(shí)際的工作中,因磨損、劃傷而報(bào)廢的感光鼓最多,F(xiàn)在一種新 型的長(zhǎng)壽命的陶瓷感光鼓(a-Si)已經(jīng)得到了應(yīng)用,可打印30萬張以上。
、跍囟确(wěn)定性好 。光導(dǎo)體的性能容易受溫度的影響,所以,在激光打印機(jī)性能中特別強(qiáng)調(diào)使用環(huán)境要有 合適的溫度與濕度,否則會(huì)影響打印質(zhì)量。
、酃怆妼(dǎo)性好。 光電導(dǎo)性是感光鼓的重要指標(biāo),它直接影響到打印質(zhì)量的好壞。因?yàn)楦泄夤倪B續(xù)工作 在充電、放電的循環(huán)過程中,要求充電時(shí)電位上升快,表面飽和電位比應(yīng)用電位要高;否則 ,初始電位上不去,也將影響打印質(zhì)量。充電后的感光鼓暗衰減要小,否則保持不往表面電 位,不能形成必要的電位差潛像。感光鼓曝光后放電要快,即光衰迅速。放電越徹底越好 。因?yàn)槭S嚯娢坏亩嗌伲扔绊憹撓竦姆床,又?huì)帶來打印品的"底灰"。
、苣推。感光鼓在使用的過程中,打印機(jī)要對(duì)其進(jìn)行反復(fù)充電,因而要具有良好的耐疲 勞性能,在規(guī)定的壽命時(shí)間內(nèi),打印質(zhì)量不能因連續(xù)使用而下降。感光鼓的光導(dǎo)特性穩(wěn)定性 要好,應(yīng)滿足連續(xù)使用的要求。
激光打印機(jī)使用的感光鼓,一般為三層結(jié)構(gòu)。第一層是鋁合金圓筒(導(dǎo)電層),第二層是 在圓筒表面上采用真空蒸鍍的方法,鍍上一層 光導(dǎo)體材料(光導(dǎo)層),第三層是在光導(dǎo)材料的外面再鍍一層絕緣材料(絕緣層)。有的感光鼓為了更好地釋放電荷,在光導(dǎo)層與鋁合金導(dǎo)電層中間,加鍍一層超導(dǎo)材料, 以使電荷更迅速地釋放。
感光鼓表面的絕緣層,一是為提高耐磨性能,增加使用壽命;二是為光導(dǎo)層提供保護(hù), 防止光導(dǎo)體的磨損,保持光導(dǎo)體的光電導(dǎo)特性。
導(dǎo)電層鋁合金筒與激光打印機(jī)的地線相連,使曝光后的電位迅速釋放。它是一個(gè)精度非常高的圓筒,在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中,能保持勻速運(yùn)轉(zhuǎn)及保持均勻電荷。
。1)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯:要打印完整的文字、圖像,除激光打印機(jī)本身的功能外,還必須通過計(jì) 算機(jī)把要打印 內(nèi)容,即文字或圖像用文字處理軟件或圖形處理軟件,編輯成具有一定格式的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。 其描述的內(nèi)容都是由計(jì)算機(jī)編輯軟件決定,與激光打印機(jī)沒有任何關(guān)系。當(dāng)我們選定了打印 機(jī)命令,并按下確定打印按鈕后,計(jì)算機(jī)把編輯好的數(shù)據(jù)通過打印機(jī)接口傳送給打印機(jī),由打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序把打印的內(nèi)容進(jìn)行解釋,并轉(zhuǎn)換成打印機(jī)可以識(shí)別的語(yǔ)言(也叫打印機(jī)語(yǔ) 言),由打印機(jī)按照自己的語(yǔ)言打印出已經(jīng)編輯好的文字或圖像。
不同型號(hào)的激光打印機(jī),打印語(yǔ)言不同,所使用的驅(qū)動(dòng)程序也不同。當(dāng)然也有可兼容 的打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序,F(xiàn)在生產(chǎn)的激光打印機(jī),普遍采用標(biāo)準(zhǔn)打印語(yǔ)言PCL5或PCL6語(yǔ)言。
。2)數(shù)據(jù)傳送:打印機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通訊傳送端口有很多種,比較常見的是"串口" 或"并口"。EP P/ECP(Enhanced ParalleI Port/Extended Capabilities Port)稱為增強(qiáng)型/擴(kuò)展型并口。"串口"由于速度較慢,一般很少采用。其他如SCSI接口,因速度快,大都用在較 高檔的打印機(jī)上。還有的打印機(jī)采用視頻接口(VDO)方式與計(jì)算機(jī)通訊,通訊方式與其他 接口不同,它傳送的不是數(shù)據(jù),而是激光束流,速度更快。它的數(shù)據(jù)是由另外一塊"視頻轉(zhuǎn) 換卡"來完成,但因它與計(jì)算機(jī)共亨內(nèi)存,要求計(jì)算機(jī)有足夠的緩存空間。一般印刷排版行 業(yè)采用此種接口的打印機(jī)較多。有的高檔打印機(jī)帶有多種接口,可同時(shí)接多臺(tái)計(jì)算機(jī),F(xiàn)在 生產(chǎn)的很多打印機(jī)配備速度更快的USB接口。
當(dāng)打印控制器從計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)之后,打印機(jī)一般采取兩種工作方式:一種是把數(shù)據(jù) 直接送給解釋器執(zhí)行打印,稱為"段工作方式",這種方式工作的打印機(jī)不需要很多的緩存 和內(nèi)存,普通型的打印機(jī)多采用此種工作方式。另一種是把傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)在打印機(jī)內(nèi)部的 硬盤中,待使用時(shí)可隨時(shí)打印出來,也稱為"池工作方式",很多高檔打印機(jī)使用這種工作 方式。它的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)許多用戶共享一臺(tái)打印機(jī)時(shí),可同時(shí)發(fā)出打印命令而不必等待,并可節(jié)省數(shù)據(jù)通訊傳輸?shù)牡却龝r(shí)間,但其價(jià)格也較貴。