激光打印机的工作原理

激光打印机的工作原理

产生激光的光源，和普通的光源明显不同。如普通白炽灯光源是通过电流加热钨丝的原子到激发态，处于激发态的原子不断地自发辐射而发光。这种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，也就不能应用于激光打印机。激光打印机所需要的激光光束必须具有以下特性： 　　①高方向性。发出的光束在一定的距离内没有散射和漫射。 　　②高单色性。纯白光由七色光组成。 　　③高亮度，有利于光束的集中并带有很高的物理能量。 　　④高相干性，容易叠加和分离。激光器是激光扫描系统的光源，具有方向性好、单色性强、相干性高及能量集中、便于调制和偏转的特点。早期生产的激光打印机多采用氦-氖（He-Ne）气体激光器，其波长为632．8μm，其特点是输出功率较高、体积大、是寿命长（一般大于1万小时）性能可靠，噪音低，输出功率大。但是因为体积太大，现在基本已淘汰。现代激光打印机都采用半导体激光器，常见的是镓砷-镓铝砷（CaAs-CaAlAs）系列，所发射出的激光束波长一般为近红外光（λ＝780μm），可与感光硒鼓的波长灵敏度特性相匹配。半导体激光器体积小、成本低，可直接进行内部调制，是轻便型台式激光打印机的光源。

激光扫描是用来产生非常小的高精度光点，用于高质量的文字及图像的印刷，常用的激光扫描系统工作原理是：在工作物质两端设置两块相互平行的反射镜（栅极），这两块反射镜之间构成了一个谐振腔。谐振腔的一块反射镜为全反射镜，另一块为半反射镜，当工作物质受激，原子自发辐射的光子在谐振腔内不断地来回反射，辐射出的光子不断增加。当谐振腔内叠加的光子增加到一定量时，就会穿透半反射的反射镜面发出一束非常强的光，这就是激光。这样发出的光束非常集中，几乎没有散射，只要我们利用控制技术将光波波长控制在700～900μm（纳米），这样所产生的激光就可以满足激光打印机感光鼓的曝光需要。

现代所用的半导体激光器，通常采用激光二极管，它的原理与普通的二极管极为相似，如都有一对PN结，当电压和电流加到激光二极管上时，P型半导体材料中的空穴和N型材料中的自由电子产生相对运动，PN结处载流子的密度增加非常大，自由电子和空穴重新复合，因而产生受激辐射，释放出具有激光特性的光子，由激光器谐振腔内的反射镜反射，透过激光孔和孔内聚焦镜，射出激光束。

从激光的产生可以看出，一条激光束只包括一种主要波长的光线，它是单色的。每一条光线都沿一个方向传播，以相互叠加的方式结合，我们称之为'相干性'。这个特性使激光以一条极细的光束射到一个靶上，而几乎没有散射。而每条激光束就像枪膛里射出的子弹，每颗子弹只能在靶上打一个孔。如果要打出一个'一'字，就要射出很多的子弹，沿'一'字方向打出很多的孔，形成一个'一'字点的横向排列，这就是我们所说的'点阵排列'，是后面要讲'点阵图像'的技术基础。

激光打印机的图文信息，亦是由点阵组成。印刷质量要求越高，组成一个字符的点阵亦越多。激光扫描的点阵形成有四种方法。单线扫描：将一行字符的每一行的点阵信息，送至扫描器中进行扫描，称为单线扫描。多线顺序偏转扫描：高频信号发生器依次产生9个不同的频率，依据布雷格衍射原理，它们在偏转调制器中会产生9条偏转角不同的扫描线，接着转镜旋转一个微小角度，扫描出从左至右的点阵信息。由于这种方法只需转镜转过一个微小的角度，它相当于单线扫描方法的1／132，即可形成1个字，故又称小光栅扫描。多线同时偏转扫描：是指在高频驱动电路中同时产生9个不同的频率，经合成后送至偏转调制器中。多线同时偏转多次扫描：这种方法与多线同时偏转扫描属同一类，只是从1个字符的形成上有所区别。即在扫描高点阵字符时，一个完整的字符是分成多次扫描完成的。图形信息的点阵形成与字符的点阵形成基本相似。