激光技术出现于60年代，真正投入实际应用始于70年代初期。最早的
激光发射器是充有氦-氖（He-Ne）气体的电子激光管，体积很大，因此在实际应用中受到了很大限制。70年代末期，半导体技术趋向成熟。半导体激光器随之诞生，高灵敏度的感光材料也不断发现，加上激光控制技术的发展，激光技术迅速成熟，并进入了实际应用领域。以美国、日本为代表的科研人员，在静电复印机的基础上，结合了激光技术与计算机技术，相继研制出半导体激光打印机。这种类型打印机的打印质量好、速度快、无噪音，所以很快得到了广泛应用。 90年代初，美国惠普公司和日本佳能公司生产的激光打印机，打印速度可达到每分钟8页，打印精度为600DP1。其中惠普公司的分辨率增强技术（Resolution Enhancement Techno1ogy）及PCL打印机语言，已成为世界标准。激光打印机按其打印输出速度可分为三类：即低速激光打印机(每分钟输出10～30页)；中速激光打印机(每分钟输出40～120页)；高速激光打印机(每分钟输出130～300页)。现在激光打印机仍以惠普、佳能、爱普生占据主要市场，此外，还有利盟(Lexmark)、施乐、松下、理光等系列。近年来我国的联想公司和方正公司也相继生产出了适用的激光打印机，并也占据了一些市场份额。 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鼓旋转到载有墨粉磁辊的位置时，带相反电荷的墨粉被吸附到感光鼓表面形成了墨粉图像。
当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 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。 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。从能带上讲，它的价带中 的电子吸收了光的能量后，跃入导带，产生电子-空穴对。这种由光照产生的电子-空穴对， 称为\光生载流子\。光敏半导体内产生的\光生载流子\增多，它的电导率就上升。这种 受光照射后提高的电导率称为\本征光电导率\。 实际应用中，光敏半导体材料需经过掺杂后，才能制成激光器使用的半导体材料。所 以除了有本征光电导率外，还必须具有光激发杂质能级上的电子或空穴形成的杂质光电导率 的性质。在有些光敏半导体中，\杂质光电导率\起主要作用。
光敏半导体受光照射后，会不同程度地改变物体内的\载流子迁移率\（迁移
率是载流 子的迁移速度与外电场的比值）。标志物体的导电能力的\电导\，等于载流子密度乘以迁 移率。迁移率上升，电导提高，电导率由本征光电导率、杂质光电导率和迁移率的值共同决 定，只是在某种条件下便以其中的某种因素为主罢了。
实际应用的各种光导体对光的敏感程度都不一样。光导体的电导率与它对光的敏感程 度成正比。所以光感对光导体的导电性影响很大。光导体对光的光感度是不一样的。某一种光导体，只对某一区域光谱的光的光感度高， 离开了这一区域，则可能丧失光感度。
光敏半导体在与它适用的光波长范围内，会对光形成一个吸收峰值。在这个峰值范围 内光电导效果最佳。它还与光的照度有关系。照度越高，产生的载流子越多，光电导率就越 高。然而每种光导体的特性各异，所以在相同条件下，达到相同的光电导率指标所需要的照 度是不同的。
目前感光鼓常用的光导材料有硫化镉（CdS）、硒-砷(Se-As)。有机光导材料（opc）等几种。制作感光鼓用的光导材料， 应具备以下特性： ①耐磨性好。光导体表面要有一定的硬度，要能承受显影转印和清洁过程 中的机械磨损。如果感光鼓（光导体）被磨损或划伤，将导致打印质量的下降或破坏感光鼓 ，磨损严重时只有报废。在实际的工作中，因磨损、划伤而报废的感光鼓最多。现在一种新 型的长寿命的陶瓷感光鼓（a-Si）已经得到了应用，可打印30万张以上。
②温度稳定性好 。光导体的性能容易受温度的影响，所以，在激光打印机性能中特别强调使用环境要有 合适的温度与湿度，否则会影响打印质量。 ③光电导性好。 光电导性是感光鼓的重要指标，它直接影响到打印质量的好坏。因为感光鼓连续工作 在充电、放电的循环过程中，要求充电时电位上升快，表面饱和电位比应用电位要高；否则 ，初始电位上不去，也将影响打印质量。充电后的感光鼓暗衰减要小，否则保持不往表面电 位，不能形成必要的电位差潜像。感光鼓曝光后放电要快，即光衰迅速。放电越彻底越好 。因为剩余电位的多少，既影响潜像的反差，又会带来打印品的\底灰\。
④耐疲劳。感光鼓在使用的过程中，打印机要对其进行反复充电，因而要具有良好的耐疲 劳性能，在规定的寿命时间内，打印质量不能因连续使用而下降。感光鼓的光导特性稳定性 要好，应满足连续使用的要求。 激光打印机使用的感光鼓，一般为三层结构。第一层是铝合金圆筒（导电层），第二层是 在圆筒表面上采用真空蒸镀的方法，镀上一层 光导体材料（光导层），第三层是在光导材料的外面再镀一层绝缘材料（绝缘层）。有的感光鼓为了更好地释放电荷，在光导层与铝合金导电层中间，加镀一层超导材料， 以使电荷更迅速地释放。
感光鼓表面的绝缘层，一是为提高耐磨性能，增加使用寿命；二是为光导层提供保护， 防止光导体的磨损，保持光导体的光电导特性。
导电层铝合金筒与激光打印机的地线相连，使曝光后的电位迅速释放。它是一个精度非常高的圆筒，在运转的过程中，能保持匀速运转及保持均匀电荷。 3.数据转译与传递
（1）数据转译：要打印完整的文字、图像，除激光打印机本身的功能外，还必须通过计 算机把要打印 内容，即文字或图像用文字处理软件或图形处理软件，编辑成具有一定格式的计算机语言。 其描述的内容都是由计算机编辑软件决定，与激光打印机没有任何关系。当我们选定了打印 机命令，并按下确定打
印按钮后，计算机把编辑好的数据通过打印机接口传送给打印机，由打印机驱动程序把打印的内容进行解释，并转换成打印机可以识别的语言（也叫打印机语 言），由打印机按照自己的语言打印出已经编辑好的文字或图像。
不同型号的激光打印机，打印语言不同，所使用的驱动程序也不同。当然也有可兼容 的打印机驱动程序。现在生产的激光打印机，普遍采用标准打印语言PCL5或PCL6语言。
（2）数据传送：打印机与计算机之间的通讯传送端口有很多种，比较常见的是\串口\或\并口\。EP P/ECP（Enhanced ParalleI Port／Extended Capabilities Port）称为增强型/扩展型并口。\串口\由于速度较慢，一般很少采用。其他如SCSI接口，因速度快，大都用在较 高档的打印机上。还有的打印机采用视频接口（VDO）方式与计算机通讯，通讯方式与其他 接口不同，它传送的不是数据，而是激光束流，速度更快。它的数据是由另外一块\视频转 换卡\来完成，但因它与计算机共亨内存，要求计算机有足够的缓存空间。一般印刷排版行 业采用此种接口的打印机较多。有的高档打印机带有多种接口，可同时接多台计算机。现在 生产的很多打印机配备速度更快的USB接口。
当打印控制器从计算机接收数据之后，打印机一般采取两种工作方式：一种是把数据 直接送给解释器执行打印，称为\段工作方式\，这种方式工作的打印机不需要很多的缓存 和内存，普通型的打印机多采用此种工作方式。另一种是把传输的数据存储在打印机内部的 硬盘中，待使用时可随时打印出来，也称为\池工作方式\，很多高档打印机使用这种工作 方式。它的优点是当许多用户共享一台打印机时，可同时发出打印命令而不必等待，并可节 省数据通讯传输的等待时间，但其价格也较贵。 5.电子显像系统
激光打印机是精密的机械系统，它利用光、电、热的物理、化学原理通过相互作用输 出文字或图像，这些复杂的过程都由一个电子控制系统来实现，称为电子显像系统。 \静电成像\的理论是美国人卡尔逊首先提出的，因此也称为卡尔逊法。或称为放电 成像法。基本过程可分为充电、曝光、显影、转印、定影、清洁、消电7个步骤，其中5个 步骤是围绕电子显像系统进行的。 （1）充电
感光鼓表面光导体材料在不见光的情况下为绝缘体，呈中性状态，不带有任何电荷。 要实现在光导体表面的\静电潜像\，必须在光导体表面进行充电，使之荷电。只有这样， 当激光束扫描到光导体上时，光导体被曝光的点导通，形成光束点阵。点阵电荷与基体导通 形成\电位差潜像\，当感光鼓旋转到与显影磁辊相切位置时，把磁辊上载有与光导体表面 电荷属性相反的墨粉吸引到感光鼓表面，从而在感光鼓上显现出墨粉图像。 欲使感光鼓能按照图文信息吸附上碳粉，应先对硒鼓进行充电，充电电极是一根与感光 鼓轴平行的钨丝，其上带有5～7kV的直流高压，当硒鼓表面与钨丝非常接近时，周围的空气 被电离产生电晕放电，使感光鼓带上了电荷。电压的正负由钨丝所带的电压决定，若光导材 料为硒碲合金时，则充正电，感光鼓旋转一周后使整个表面均被充电。 激光打印机对感光鼓充电的方法，因机型不同而采用的具体充电方法也有不同，但充 电原理基本一致，都是采用直流高压的电晕放电对感光鼓表面充电。 早期生产的激光打印机采用电极丝及栅网复合的结构充电的较多，现在新型激光打印 机大部分采用充电胶辊（FCR）对感光鼓充电。当高压发生器送到电
极丝一个高压电后，电 极丝与栅网之间形成一个强电场，并释放出电 晕。使电极丝与感光鼓之间的空气发生电离，空气离子向感光鼓表面迁 移，使光导体（感光鼓）表面充满电荷。这种方法能使光导体（感光鼓）表面荷电均匀，但 同时也产生大量的负离子（臭氧）。臭氧聚集到一定量时，对人体是有害的。如佳能早期产 品LBP-SX、ST型，惠普公司的早期产品HP2、3和日本生产的松下KX6500，联想LJ6L、LJ6P等 机型均采用此方法充电。
现代生产的激光打印机大部分都采用充电辊充电，由于采用接触式充电方式，不需要很高 的充电电压，且没有臭氧产生，但由于电离尘的积存，增加了对感光鼓的磨损，也会有充电 不均匀的现象。 （2）扫描曝光
就像我们用笔在纸上写字一样，扫描曝光的工具是用激光束在感光鼓上进行\书写\曝 光，这幅文字或图像是不可见的，这就是我们所说的\静电潜像\。 当硒鼓表面经过钨丝电极时，其表面被充上正电，光导层与底基的界面感应出负电。 当激光光束中有光部分照到硒鼓表面的某个区域时，称为曝光。经曝光后的地方电阻率 明显地降低，表面的正电荷与界面的负电荷便中和消失，由于硒碲合金颗粒之间具有良好的 绝缘性能，未经曝光的表面正电荷仍保持不变，即形成一层静电潜像。
扫描曝光就是利用感光鼓表面光导材料的光敏性质。当光导体受到激光束扫描照射后， 被光照的部分与感光鼓导电层导通使电荷消失，没有被光照射的部分仍保持充电电荷，这样 就形成一幅电位差图像，也可以理解为对感光鼓的\消电\过程。消电过程，光导体表面的 电位是在变化的，这个电位变化对打印质量影响很大。
在对感光鼓表面充电时，随着电荷在感光鼓表面的积累，电位也不断升高，最后达到 \饱和\电位，就是最高电位。表面电位会随着时间的推移而下降，一般工作时的电位都低 于这个电位，这个电位随时间自然降低的过程，称之为\暗衰\过程。感光鼓经扫描曝光时 ，暗区（指未受光照射部分的光导体表面）电位仍处在暗衰过程；亮区（指受光照射部分的 光导体表面）光导层内载流子密度迅速增加，电导率急速上升，形成光导电压，电荷迅速消 失，光导体表面电位也迅速下降。称之为\光衰\，最后趋缓。
从理论上说光衰越快越彻底越好，实际上很难达到。剩余残留电位的高低就会影响打 印质量，如残余电位过高，将会出现打印\底灰\现象。一幅静电潜像形成后，还必须经过 如下所述的\显影\过程才能转换成墨粉图像。 （3）显影
把光导体表面形成的\静电潜像\，经过\显影\显示出墨粉图像，这个过程称之为\电子显影\。显影工作是由显影器完成，其作用是将静电潜像变成可见图像。 显影是利用物质间电荷同性相斥、异性相吸的原理完成的。
显影器中装有铁粉及碳粉，经摩擦后铁粉带正电，碳粉带负电，这样铁粉被碳粉包围而 吸附了碳粉的铁粉又被永久磁铁吸附，形成类似于毛刷似的一层铁粉与碳粉混合物。 当硒鼓表面从这层磁刷下经过时，碳墨粉因带负电而被吸到硒鼓表面仍保持着正电的 部分，形成了可见的碳粉图像。搅拌器的作用，是使铁粉与碳粉摩擦带电。
感光鼓表面的\静电潜像\电荷与显影墨粉所带的电荷极性相反，当感光鼓与携带墨粉的磁辊靠近到一定的距 离时，墨粉即被吸引，或者说是墨粉跳跃到感光鼓表面而形成\墨粉图像\，也称为跳动显 影。注意：激光打即机感光鼓曝光
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