激光打印机的一般结构和工作原理

激光打印机的一般结构和工作原理

鉴于激光打印机如今使用非常广泛，但多数用户对于维修及故障排除都不太在

行，为使许多同行能更好地了解和使用激光打印机，本人在多年使用中觉得，对

于充分了解激光打印机的性质、结构及工作原理等的了解，对于排除激光打印机

的故障是有很大帮助的。因此，就将激光打印机的结构、原理等总结如下，供同

行们参考。

一、基本结构：

激光打印机是由激光器、声光调制器、高频驱动、扫描器、同步器及光偏转

器等组成，其作用是把接口电路送来的二进制点阵信息调制在激光束上，之后扫

描到感光体上。感光体与照相机构组成电子照相转印系统，把射到感光鼓上的图

文映像转印到打印纸上，其原理与复印机相同。激光打印机是将激光扫描技术和

电子显像技术相结合的非击打输出设备。它的机型不同，打印功能也有区别，但

工作原理基本相同，都要经过：充电、曝光、显影、转印、消电、清洁、定影七

道工序，其中有五道工序是围绕感光鼓进行的。当把要打印的文本或图像输入到

计算机中，通过计算机软件对其进行预处理。然后由打印机驱动程序转换成打印

机可以识别的打印命令（打印机语言）送到高频驱动电路，以控制激光发射器的

开与关，形成点阵激光束，再经扫描转镜对电子显像系统中的感光鼓进行轴向扫

描曝光，纵向扫描由感光鼓的自身旋转实现。

感光鼓是一个光敏器件，有受光导通的特性。表面的光导涂层在扫描曝光前，

由充电辊充上均匀电荷。当激光束以点阵形式扫射到感光鼓上时，被扫描的点因

曝光而导通，电荷由导电基对地迅速释放。没有曝光的点仍然维持原有电荷，这

样在感光鼓表面就形成了一幅电位差潜像（静电潜像），当带有静电潜像的感光

齓载有墨粉图像的感光鼓继续旋转，到达图像转移装置时，一张打印纸也同时被

送到感光鼓与图像转移装置的中间，此时图像转移装置在打印纸背面施放一个强

电压，将感光鼓上的墨粉像吸引到打印纸上，再将载有墨粉图像的打印纸上送入

高温定影装置加温、加压热熔，墨粉熔化后浸入到打印纸中，最后输出的就是打

印好的文本或图像。

二、基本原理：

激光打印机工作过程所需的控制装置和部件的组成、设计结构、控制方法和

采用的部件会因厂牌和机型不同而有所差别，如：

①对感光鼓充电的极性不同。

②感光鼓充电采用的部件不同。有的机型使用电极丝放电方式对感光鼓进行

充电，有的机型使用充电胶辊（FCR）对感光鼓进行充电。

③高压转印采用的部件有所不同。

④感光鼓曝光的形式不同。有的机型使用扫描镜直接对感光鼓扫描曝光，有

的机型使用扫描后的反射激光束对感光鼓进行曝光。

不过他们的工作原理基本一样。由激光器发射出的激光束，经反射镜射入声

光偏转调制器，与此同时，由计算机送来的二进制图文点阵信息，从接口送至字

形发生器，形成所需字形的二进制脉冲信息，由同步器产生的信号控制9个高频

振荡器，再经频率合成器及功率放大器加至声光调制器上，对由反射镜射入的激

光束进行调制。调制后的光束射入多面转镜，再经广角聚焦镜把光束聚焦后射至

光导鼓(硒鼓)表面上，使角速度扫描变成线速度扫描，完成整个扫描过程。

硒鼓表面先由充电极充电，使其获得一定电位，之后经载有图文映像信息的

激光束的曝光，便在硒鼓的表面形成静电潜像，经过磁刷显影器显影，潜像即转

变成可见的墨粉像，在经过转印区时，在转印电极的电场作用下，墨粉便转印到

普通纸上，最后经预热板及高温热滚定影，即在纸上熔凝出文字及图像。在打印

图文信息前，清洁辊把未转印走的墨粉清除，消电灯把鼓上残余电荷清除，再经

清洁纸系统作彻底的清洁，即可进入新的一轮工作周期。

三、工作过程：

1.激光器的工作原理和结构

我们通常把发光的物体叫做光源，如太阳、电灯、燃烧的蜡烛等。光具有能

量，它可以使物体变热，使照相底片感光，这就是能的转换现象。光能含在光束

中，光束射入人的眼睛，才引起人的视觉，所以我们能够看到光源发射的光。那

么我们为什么还能看到不发光的物体呢？是因为光源发射的光照射到它们，不发

光的物体受光后，向四面八方漫反射的光射入了我们的眼睛，所以我们也能看到

不发光的物体。

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700～900

μm（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。

2.感光鼓的工作原理和结构

感光鼓是激光打印机的核心部件。它是一个光敏器件，主要用光导材料制成。

它的基本工作原理就是'光电转换'的过程。它在激光打印机中作为消耗材料使用，

而且它的价格也较为昂贵。光敏半导体有半导体的共性，如受热激发，掺杂后改

变电导率等。此外，它还具有其他半导体不具有的'光导电'特性。光敏半导体受

光照射后，它的电导率可以上升几个数量级。