雷射列印機工作原理1

雷射列印機工作原理 網際網路過濾軟體簡介 惠普LaserJet 4050T 噴墨列印機這個詞非常準确地描述了該類型列印機的工作過程——這些列印機通過噴射微小墨滴把圖像印在紙上。而雷射列印機這個詞則帶有更多的神秘感——雷射束（高度會聚的一束光線）能夠在紙上寫出字母和繪制圖像嗎？  在本文中，我們将揭開雷射列印機背後的秘密，追蹤将計算機螢幕上的字元變為紙上的列印字母的神奇過程。當謎底揭開之後，您便會明白，其實雷射列印過程基于一些很簡單的科學原理，隻不過它以非常具有創新性的手段應用了這些原理。 基本知識：靜電 雷射列印機的主要工作原理是利用靜電。靜電還能使烘幹機中的衣物纏繞成一團，或者形成從雲端直撲地面的閃電。實際上靜電就是在某種絕緣材料（例如氣球或你的身體）上積聚的電荷。由于帶相反電荷的原子會互相吸引，是以具有異性靜電場的材料會緊貼在一起。  一張紙在雷射列印機中的曆程雷射列印機将這種現象用作一種“臨時性的粘合劑”。該系統的核心部件是感光器，通常是一個旋轉的鼓形或圓柱形部件。這個鼓形部件由可以通過可見光子進行放電的高光導材料制成。 

雷射列印機的基本元件基本知識：硒鼓 開始時，硒鼓的所有部分都帶有通過充電電暈線施加的正電荷，該電暈線是一段有電流通過的電線。（一些列印機使用充電輥而不是電暈線，但是它們的原理是相同的。）在硒鼓旋轉時，列印機會放出微弱的雷射束通過硒鼓的表面，将某些點處的電荷釋放掉。這樣，雷射就以電荷圖案的形式“繪制”出了要列印的字母和圖像——一幅靜電圖像。此外，系統還可以以相反的形式工作——即在負電荷背景上繪制一幅正電荷圖像。  雷射在旋轉的光導硒鼓上“書寫”内容在圖案完成後，列印機在硒鼓上塗抹帶有正電荷的墨粉——一種極其微細的黑色粉末。由于它帶有正電荷，是以墨粉會粘附在硒鼓上帶有負電荷的區域，而不會粘在帶有正電荷的“背景”上。這有點像在一個蘇打水罐上用膠水寫字，然後再把該罐子在面粉中滾一下：面粉隻會粘在罐子上塗有膠水的部分，是以最終會看到用面粉書寫的一條資訊。  在粘上粉末圖案之後，硒鼓會在紙上滾過，紙沿着下方的一條皮帶進行運動。在紙運動到硒鼓的下方之前，會通過轉印電暈線（充電輥）帶上負電荷。此電荷的強度大于靜電圖像的負電荷，是以墨粉會被印到紙上。由于紙的運動速度與硒鼓相同，是以紙上會印有完全相同的圖像圖案。為了将紙與硒鼓分離開，在墨粉轉移到紙上後，會通過分離電暈線對紙立即進行放電。 基本知識：定影器 最後，列印機讓紙張通過定影器（一對加熱輥）。在紙張通過這些輥時，原先松散的墨粉會融化，并與紙中的纖維融合在一起。然後定影器将紙張輸送到輸出托盤，于是你就得到了最終的列印頁面。此外，定影器還會将紙張本身加熱，這就是從雷射列印機或影印機中出來的紙張總是比較熱的原因。  那麼紙張為何沒有發生燃燒呢？主要的原因是速度——紙張通過這些輥時速度很快，是以溫度不會變得非常高。  在墨粉印到紙上後，硒鼓的表面會經過放電燈。這盞很亮的燈使整個感光器表面暴露在光線之下，進而擦去上面的靜電圖像。然後，硒鼓的表面經過充電電暈線，并再次帶上正電荷。  從概念上說，雷射列印機的所有工作就是這樣的。當然，将這些不同的元件實際捏合在一起則是一項比較複雜的工作。在後面的部分中，我們将更詳細地介紹各個元件，看看它們如何快速、精準地産生文字和圖像。 列印機控制器：通信 在雷射列印機能夠工作之前，它需要獲得頁面資料并計算出如何将這些資料印到紙上。這個工作由列印機控制器完成。  列印機控制器是雷射列印機的主要闆載計算機。它通過某個通信端口（例如并口或USB端口）與主機（例如您的PC）進行交談。在列印作業開始時，雷射列印機會與主機一起确定資料的交換方式。控制器可能必須定期啟動和停止主機，以便處理它已經接收到的資訊。  通常，雷射列印機具有多個不同類型的通信端口。在辦公室中，雷射列印機可能要連接配接到多台不同主機，是以多位使用者都可以從他們自己的計算機上列印文檔。控制器分别處理每位使用者的列印作業，但是可能會同時開展許多場“對話”。而同時處理多個作業的能力是雷射列印機受到廣泛歡迎的原因之一。  列印機語言 若要讓列印機控制器和主機之間能夠通信，它們需要使用相同的頁面描述語言。在較早的列印機中，計算機發送一種特殊的文本檔案和能夠向列印機提供簡單格式資訊的簡單代碼。由于這些早期列印機隻有幾種字型，是以上述過程是一個非常簡單明了的過程。  而現在，您可以選擇數百種不同的字型，并且會不假思索地列印複雜的圖像。為了處理所有這些變化多樣的資訊，列印機就需要說一種更進階的語言。  目前，主要的列印機語言有惠普的列印機指令語言（PCL）和Adobe的Postscript。這兩種語言都以矢量形式描述頁面——即，将頁面描述為幾何形狀的數學值，而不是描述為一系列的點（位圖圖像）。而列印機在收到矢量圖像後，會将它們轉換成位圖頁面。利用這種機制，列印機可以接收精細、複雜的頁面，并列印出任何類型的字型或圖像。此外，由于位圖圖像是由列印機建立的，是以它可以使用列印機的最大分辨率。 一些列印機使用圖形裝置接口（GDI）格式而不是标準的PCL。在這種系統由主機建立點陣，是以控制器不承擔任何處理工作——它隻是将點指令發送給雷射器。  但是在大部分雷射列印機中，控制器必須組織它從主機接收到的所有資料。這包括向列印機告知應執行的工作的所有指令——使用什麼紙張、如何設定頁面的格式、如何處理字型等等。控制器為了使用這些資料，必須以正确的順序接收資料。 光栅圖像處理器 在構造出資料之後，控制器就開始生成整個頁面。它會設定文本邊距，排列單詞并放置所有圖像。在頁面排列完畢之後，光栅圖像處理器（RIP）會擷取頁面資料，既可以一次擷取整個頁面，也可以一部分一部分地擷取，然後将頁面分割成由微小點組成的陣列。正如我們将在下一節中看到的，列印機要求頁面必須采用此格式，以便雷射器能夠将其寫到感光鼓上。  在大多數雷射列印機中，控制器會将所有列印作業儲存到它自己的記憶體中。這使得控制器能夠将不同列印作業放到一個隊列中，以便一次處理一個列印作業。此外，如果要列印文檔的多份副本，這種方法還可以節省列印時間，因為主機隻需要發送一次資料即可。  雷射器元件 由于列印機的雷射系統負責頁面的繪制工作，是以它——或雷射掃描元件——必須做到非常的精确。傳統的雷射掃描元件包括：  雷射器  一面可移動的鏡子  一組透鏡  雷射器接收頁面資料——組成文本和圖像的小點——一次接收一個水準行。當光束在硒鼓上橫向移動時，雷射器會為要列印的每個點發出一個光脈沖，對于空白區域的點則不發出任何脈沖。  雷射器本身實際上并沒有移動雷射束。相反，雷射束是通過一面可移動的鏡子反射到硒鼓上的。當鏡子移動時，它會反射雷射束并使其通過一系列的透鏡。該系統可彌補由于鏡子和硒鼓上的點之間的距離不斷發生變化而引起的圖像變形。 雷射列印機如何“寫入”頁面 雷射器元件隻在一個平面上沿水準方向移動。在每次進行水準掃描之後，列印機會将感光鼓移動一個刻度，以便雷射器元件可以繪制下一行。由一個小型列印引擎計算機以飛快的速度完美地執行所有這些同步操作。  一些雷射列印機使用一排發光二極管（LED）來寫入頁面圖像，而不是使用單個雷射器。每個點的位置都有自己專用的光線，也就是說該列印機的列印分辨率是固定的。與真正的雷射器元件相比，這些系統的制造成本較低，但是列印結果也較差。通常，您隻會在一些廉價列印機中找到這種系統。  影印機 雷射列印機的工作方式有些類似于影印機，但在某些方面存在顯著差異。最顯而易見的差異是圖像的來源：影印機通過圖像反射的光線來掃描圖像，而雷射列印機則以數字格式接收圖像資料。 另一個主要差異是建立靜電圖像的方式。在影印機中，當紙張對光線進行反射時，照射到白色區域的光線會反射到感光器上，而照射到黑色區域的光線則會被吸收。在此過程中，“背景”被放電，而靜電圖像保留正電荷。這種方法被稱為“寫白”。  在大部分雷射列印機中，此過程是相反的：雷射器會對靜電圖像所在的行進行放電，并将背景保留為帶有正電荷。在列印機中，這種“寫黑”機制比“寫白”機制較易于實作，而且一般具有更好的效果。 墨粉基本知識 對于雷射列印機（或影印機）來說，最與衆不同的地方之一在于它使用的墨粉。讓紙張抓住“墨水”而不是讓列印機噴出墨水，這是一個很奇怪的概念。而更奇怪的地方是，“墨水”實際上根本就不是墨水。  那麼墨粉是什麼東西？簡而言之：它是一種由以下兩種主要成份組成的帶有電荷的粉末。顔料和塑膠。  顔料的作用很明顯——負責對文本和圖像進行着色（在單色列印機中為黑色）。顔料與塑膠微粒混合在一起，是以墨粉在經過定影器加熱後會融化。這種性質使得墨粉在很多方面都優于液體墨水。首先，它可以牢固地附着在幾乎任何類型紙張中的纖維上，也就是說文字不會輕易出現模糊或滲色現象。  塗覆了小墨粉微粒的顯影器磁珠  上墨  那麼列印機如何為硒鼓上的靜電圖像塗抹墨粉呢？墨粉存儲在墨鬥中，墨鬥是内置了一個可拆卸盒子的小容器。列印機使用顯影器單元收集來自墨鬥的墨粉。“顯影器”實際上包括許多帶有負電荷的小磁珠。這些磁珠附着在一個旋轉的金屬輥上，該金屬輥帶着它們從墨鬥裡的墨粉中經過。  由于顯影器磁珠帶有負電荷，是以它們會在通過墨粉時吸附帶有正電荷的墨粉微粒。然後，輥子将磁珠在感光鼓元件上刷過。靜電圖像帶有比顯影器磁珠更強的負電荷，是以硒鼓會将墨粉微粒從磁珠上吸走。  在許多列印機中，墨鬥、顯影器和硒鼓元件都放在一起并位于一個可更換的元件中。然後，硒鼓從紙張上方通過，由于紙張帶有更強的電荷，是以會将墨粉奪走。在吸附了墨粉之後，會通過分離電暈線立即對紙張進行放電。此時，将墨粉保留在紙張上的唯一作用力是重力——如果此時你對紙吹一口氣，會徹底将圖像吹散。是以紙張必須經過定影器以将墨粉固定牢固。