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最新【激光器的组成】 简述激光器的工作原理激光打印机热定影器的组成以及维护激光打印机热定影器的组成以及维护 众所周知，激光打印机打印需要经过消充电、曝光、转印，最后将图像定影在介质上，目前一般采用热定影。定影器，又称加热组件，已经转印完毕的打印介质通过加热组件上下辊之间的狭缝，在高温高压下，将显影剂熔化并渗入到纸张纤维内，即实现了定影。按照加热器的形式分，加热部件主要有三种形式：陶瓷加热形式、灯管加热形式、 电磁感应加热形式。但不论哪种形式的加热，其温控都是通过热敏元件感应温度变化，通过 IC 电路控制定影温度。 1 加热器的分类：1.1 灯管加热方式。激光打印机传统的热定影器为灯管式加热，上辊组件主要是由固定在内层的加热灯管和外面可回转的金属上辊组成，金属上辊的外表面覆有起隔离作用的薄层（一般为氟涂层），下辊是由表面包覆着柔软橡胶层的金属辊芯组成。为了缩短激光打印机的预热时间和提高打印速度，有些打印机采用双灯管加热，如： HP5SI、HP8100、HP4500等机型，而HP9000系列机型，则有三个加热灯管。1.2 陶瓷片加热形式为了在节能的条件下，缩短激光打印机的预热时间，后来推出陶瓷片定向加热器。与传统的定影辊加热方式不同，陶瓷定向加热方式的上辊组件使用一条厚度不足 0.1mm 的薄膜（定影膜）代替原先的铝基上辊，它的转动也是依靠下辊对其摩擦而获得的。间长等优点。1.3 电磁感应加热形式电磁感应形式加热的定影器的基本构造除了加热器本身之外，与陶瓷片定向加热形式的加热组件基本一致。除了保持陶瓷片定向加热的固有优点外，预热时间更短。 HP4600 激光打印机采用的就是这种定影器。 2 加热组件主要部件功用及维护介绍：2.1加热辊及其维护 。采用灯管加热方式的加热辊用无缝铝合金管制成，管壁厚度在 13mm之间，表面覆有其隔离作用的氟树脂。当打印纸被卡在定影装置内时，切不可用尖锐的硬物（如镊子）强行取出 ，这样会损坏加热辊表面涂层，影响以后定影过程中墨粉图像的完整。 定影加热辊在长期使用后将可能粘上一层墨粉，会影响定影效果。如果印出的样稿出现黑块、黑条，以及将图文的墨粉粘带往别处，这表示热辊表面已被划伤。清洁加热辊时，可用脱脂棉花蘸无水酒精小心地将其擦拭干净。但不可太用力擦拭加热辊，更切忌用刀片及利物去刮，以免损坏定影加热辊。2.2陶瓷片加热器陶瓷片加热器是由高导热陶瓷基片、印制在其上的加热电路以及保护性的玻璃釉组成。有些激光打印机也把热感应元件固化在陶瓷加热器上，如 HP6L等。 安装步骤：（ 1 ）首先去掉已坏的陶瓷加热片 . 将托架上的旧胶刮去，用无水酒精把托架清理干净。（ 2 ）用专用于粘结陶瓷加热片的粘接胶，在托架中线的支点位置上均匀涂好， 切忌使用 502 胶之类的快干胶，它会使加热片的各个部分受力不均 , 通电时极易爆裂。（ 3 ） 去掉新加热片上的防护覆膜 , 然后将加热片放在托架的槽中。（ 4 ） 在室温下放置 3 10 分钟，待粘结胶固化后便可使用。 注意：放置加热片时要注意其正反面和两端方向。大部分陶瓷加热片要粘结没有加热电阻线的一面，有些特殊机型的陶瓷加热片要粘结有加热电阻线的一面（如 HP4100 、 HP4200 、 HP4300 ）。要使加热片的两端位置对应其卡簧的卡紧部位，方向不能放错。同时确保加热片供电插头的卡簧同加热片的接触要紧密， NTC 插头、 NTC 引线接触要良好。以防接触不良造成打火或温度失控将加热片烧坏。另对于连接陶瓷片的卡簧已经出现打火烧坏的插件和有融化变形痕迹的支架一定要换新。2.3 定影膜定影膜按材质可以分为聚合物基和金属基的定影膜，基本上是由基材以及其上的隔离层组成。定影膜在定影器上属于易损部件，基本上每打印几万张之后就有可能意外损坏或者磨损。因此，如何正确的更换定影膜就非常重要。 定影膜的安装及维护： 安装：1. 把损坏的或者使用过的定影膜从定影上辊或者定影组件上取下来。（ 1 ） 用棉签蘸着酒精将陶瓷片以及支架表面清理干净；（ 2 ） 用扁平状的塑料或者木制小片，从容器中挖出一些润滑脂，在陶瓷片表面 10-15mm （距陶瓷片两端边缘）以内均匀的抹上润滑脂，润滑脂的总量为约 1 克； 直到润滑脂均匀的分布在陶瓷片和支架的表面；（ 3 ） 把定影膜装上，确保有接地环的一侧与下辊的导电环（黑色橡胶导电齿轮或金属导电丝）在同一侧； （ 4 ） 用手转动定影膜若干圈，当感觉定影膜转动顺畅之后，就可以把定影上辊和下辊组装在一起了。维护： 当打印纸被卡在加热组件内时，切不可用尖锐的硬物（如摄子）强行撬出 ，这样会损坏定影膜。2.4 压力胶辊。压力胶辊又称下辊，它的作用是与加热辊共同完成对打印纸上墨粉的热压定影和传送。压力的大小由两端的支架弹簧控制，压力辊一般是金属辊芯外包覆耐高温的硅橡胶制成的胶辊，橡胶可以是实心的，也可以是泡沫的，为了具有更好的隔离功能，外表面通常会有一层氟树脂膜。长期使用后也会粘上废粉，一般较轻微时不会影响输出效果，但若严重时，会使输出的样稿背面变脏。清洁下辊方法同清洁加热辊的方法相同，可用脱脂棉花蘸无水酒精小心地将其擦拭干净。但不可太用力擦拭加热辊，更切忌用刀片及利物去刮，以免损坏定影加热辊。2.5热敏电阻（温度控制器）和热保护器2.5.1 热敏电阻（温度控制器）热敏电阻的主要功用是调节定影温度。热敏电阻紧贴在定影上辊或者陶瓷加热器上，当其温度变化时，其阻值发生变化，通过逻辑电路控制加热灯的开关，从而实现对定影温度的调节和恒温。激光打印机使用的 热敏电阻基本上为负温度系数。即外部温度越高，热敏电阻的阻值越低。当灯管开始加热时。加热辊温度逐渐升高，热敏电阻阻值下降，当加热器表面温度达到额定温度时，热敏电阻阻值也到最低，然后通过逻辑控制电路控制加热器停止加热。如此反复来控制加热器表面温度保持在设计的温度范围内。热敏电阻的阻值随着温度的变化而变化，根据这一特点，测量时选万用表电阻档 10k档，将表笔分别连接于热敏电阻的两端，万用表显示的阻值，多数机型热敏电阻的阻值在300500k之间。将热源（如电络铁）接近热敏电阻时（不要接触，以免烧坏），阻值会随着温度的升高而变小。因激光打印机热敏电阻是负温度系数。如表针（或数字）不动，或一开始测量显示的数值就偏小，说明该电阻已损坏，需要更换。2.5.2热保护器（热敏开关）为防止激光打印机内的温度无限制地升高，烧坏加热灯和加热辊，在加热灯电路中串联了一只热保护器，与加热辊或者陶瓷加热器贴近。热保护器按照其工作原理可以分为双金属片式或者热熔断管式。因 各种金属都有热胀冷缩的特性，而不同金属随着温度变化的膨胀系数不一样，双金属温度开关就是根据这个原理来工作的。解释如下：双金属片由上面的“高锰合金”和下面的“殷钢”组成。前者的膨胀系数是后者的好几十倍，分别称为“主动层”和“被动层”，在正常温度下的弹簧片的触点和主动层的触点是接触的，整个电路处在接通状态。温度升高时，主动层膨胀的比被动层多，双金属片向下弯曲，温度升高到一定程度时，电路断开。冷却到一定程度双金属片伸直，电路接通。 热保护器中双金属片下端是一个撞秆，双金属片受热收缩变形，压迫撞杆断开常闭触点，切断电路起到保护加热器作用。有些打 印机则采用熔断性保护器，当其温度达到设计温度时，保险丝熔断，机器停止工作。2.5.3热敏电阻和热敏开关的维护热敏电阻和热敏开关都是与加热辊或者陶瓷加热器靠近的部件，早期的激光打印机将其装在加热辊近中心部位，后改进的都是装在加热辊的两头，这两个部件平常无须很大维护，但在使用较长时间(输出量较大)的印机，由于热敏电阻外壳(外包装壳)上会粘上废粉及一些脏物，影响它对温度的感应，使其对加热辊的感温发生变化，从而使加热辊的表面温度加大，这首先会影响加热辊的寿命，加速橡皮辊的老化和分离爪等部件的磨损，加大预热等时间，从而使定影灯管的使用寿命减小。其次，温度太高会使纸张发生卷曲而影响输出，造成卡纸，有时甚至会使硫酸纸、铜版纸等起泡而不能使用。情况严重时甚至会使加热辊烧坏。维护的方法是要小心地拆下热敏电阻和热敏开关，用棉花蘸些酒精将其外壳的脏物擦拭干净，操作时一定要小心，不要将其外壳损坏。然后小心地将其装回，装上时一定要注意热敏电阻与加热辊的距离，以免感温太高损坏部件等。一般说，要将热敏电阻尽量地接触靠紧加热辊，热敏开关可适当空开一些距离。2.6 光电断路器纸张通过加热组件的感应信号是由光电断路器来完成的，光电断路器是将红外线发光二极管和光电晶体管对装，当物体通过它们之间时即可检测出物体存在。平时在发光二极管和光电晶体管之间有杠杆遮挡片，当遮挡住发光二极管的光束。光电晶体管不受光，也就不能导通，逻辑电路也不工作。当运动中的打印纸把光电断路器中间的遮挡片杠杆撞开时，发光二极管的光束射向光电晶体管，光电晶体管受光导通 ，通知逻辑控制电路发出指令，以控制打印机下一个时段的工作。它是主控电路的逻辑控制器件，用来实现打印工作的时序控制。如果在打印工作中的规定时段内，没有感应到应有的动作，逻辑电路立即向主控电路发出一个 "终止"信息，使打印机停止工作，同时显示面板也会显示出" 错误"信息，一般为“paper jam” 。2.7 分离爪的维护。分离爪是紧靠着加热辊的小爪，其作用是防止从加热辊出来的纸张粘贴在加热辊上,使纸张沿着规定的路线顺利的出来。由于其尖爪平时与加热辊长期轻微接触摩擦，而背部与输出的纸张长期摩擦，时间一长，会把外层的膜层磨掉，从而会粘上废粉结块，这样一方面会使其与加热辊加大摩擦损坏加热辊，另一方面，背部粘粉结块后变得不够光滑，阻止纸张的输送，从而使纸张输出时变成弯曲褶皱状，影响质量，甚至会使纸张无法输出而卡在此处。因此，如发现输出纸张有褶皱时应注意清洁分离爪。方法是小心地将分离爪取下，仔细擦掉粘在上面的废粉结块，并可细心地将背部磨光滑，尖爪处一般不要磨，若要磨时，一定要小心操作。擦拭干净后即可小心地重新装上(装上时可将各个分离爪调换使用，以使各处的磨损相近)。2.8机械传动系统 ：打印过程中纸张的传送由电子控制系统控制机械装置完成传递动作。而加热组件部位纸张的传动主要是通过传动齿轮带动上下辊相对转动，夹紧打印介质同时带动它实现纸张的传动，从上下辊输出后的纸张在输纸轮和出纸杆旋转力的带动下实现对纸张的继续传输，在此输纸板对纸张实现一个导向作用。3、可能由于加热组件原因而引起的样张缺陷：1. 定影不足原因：（1）定影灯管损坏或接触不良或灯管功率不够， 造成无定影温度或定影温度过低。（2）定影加热辊磨损，表面出现坑凹或下辊直 径偏小，出现局部定影不牢。2. 打印样张背面污染原因：加热辊清洁不良，使墨粉沾于下压力辊上，致使纸背面污染3. 打印图像脏原因：（1）定影下辊表面橡胶老化脱落或有划痕；或加热辊的清洁刷缺损，导致加热辊局部沾上污物。（2）定影器的热敏电阻、开关和热敏电阻传感器的表面吸附灰尘结块，致使摩擦增大，测量温度不准确，损坏上加热辊和热敏电阻传感器。4.黑色的横向横道： 加热辊划伤，横道间隙是否为加热辊间隙。5.竖向直黑道和竖向弯曲黑道： 加热辊划伤，检查加热辊的表面是否划伤。6.打印样张上有黑色斑点：加热组件单元，用粘酒精的湿棉布清洁加热辊， 连续打印可排除。4 常见问题的分析 ：4.1.加热组件上机不预热：（ 1）确保加热组件的的电路连接部位无问题。（ 2）若为灯管加热，检查热敏电阻NTC部位是否与已上辊接触同时检查热敏电阻是否已损坏，若为陶瓷片加热检查陶瓷片和热敏电阻及热敏开关是否已损坏，4.2 纸张在走到加热组件部位出现卡纸现象：（ 1）检查加热组件传动齿轮啮合是否有问题。（ 2）若为陶瓷片加热，检查film转动是否顺畅。4.3加热组件报卡纸错误（paper jam）（ 1）检查加热组件中是否有卡纸现象。（ 2）检查光偶开关的遮光杆是否复位。（ 3）检查光偶开关是否工作正常。（ 4）加热组件各齿轮的啮合是否可以确保上下辊的顺畅转动。4.4以陶瓷片加热的组件上机后，刚启动即报加热组件错误（fuser error）（ 1）检查陶瓷片的接插头是否存在接触不良现象。日成深圳一字激光器日成深圳一字激光器Red Line Laser Module（gl）品采用原装进口激光二极管，体积小， 光线清晰，出光张角大，直线度高。我们可以制作固定焦点同时可以制作可调焦的红光线状激光器，请打零贰玖捌捌柒贰陆柒柒叁客户可以根据各种要求调整焦点。The laser has original import laser diode, small body and clear beam. 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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。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： 高方向性。发出的光束在一定的距离内没有散射和漫射。 高单色性。纯白光由七色光组成。 高亮度，有利于光束的集中并带有很高的物理能量。 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6328m，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（780m），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 700900m（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 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1132，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 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，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： 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。 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。 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，比较常见的是扩展型并口。 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 4.光栅或点阵潜像的生成 激光打印机打印出的文字或图像，如果在放大镜下观察，就会发现文字或图像是由很多的 白点和黑点组成（也叫点阵图形），与普通的点阵式打印效果相似。前者是通过控制激光 束的开与关实现点阵排列，而后者则是通过打印针击打来实现点阵排列。 光栅图像是一种视频数字图像，需要打印机中的光栅转换器把视频数据进行光栅化处 理，转换成打印机使用的点阵图像打印，所谓光栅图像是由独立的点所组成的图像。如报纸 上印的或电视屏幕上显示的图像就是光栅图像。 激光打印机的点阵排列是由二进制数据组成的方阵控制，每个点对应一个二进制数位， 由运算控制器控制激光器向感光鼓表面射出一束激光，称为 （1）声光调制器 大家知道，电视机接收到的图像和声音是由电视台将声光信号调制为电信号发射出来 的。电视机接收到电信号再经过解调，还原成图像和声音。激光打印机激光器射出的光束 也载有数据信息，这些信息的转换过程也类似于电视机信息传递过程。只是此过程是由声光 调制器转换的。声光调制器的调制频率可达30MHz左右，特性稳定，因此大多数的激光打 印机都采用这种调制器。声光调制器的工作原理是利用声光效应所产生的布雷格衍射的特 点，实现对激光束传播方向的控制。激光束欲完成图文信息的映像任务，必须用图文信息进 行调制，恰如电视台将图像及声音信号调制到无线电波上去，方能在电视机中解调出图像与 声音信号一样。声光调制器的工作原理，是利用声光效应产生布雷格衍射，若在玻璃及晶体 等超声媒质中产生超声波，便将引起周期性的折射率变化，而成为相位型衍射栅，光栅常数 等于超声波波长，当激光束射到超声媒质中时，激光束即产生衍射，衍射光的强度及方向会 随超声波的频率及强度而变化，即为声光效应。 当向玻璃或晶体发射超声波而产生反射，由入射角折射的光线传播而形成相位变化的衍射光 栅，光栅常数等于超声波的波长。如果激光束射入超声媒体中，激光束就会产生衍射，衍 射光的强度和方向随超声波的频率和强度的变化而变化，这就是声光效应。根据波干涉的加 强条件，入射光和衍射光的方向满足布雷格方程： i=d=BsinB=/2A=f/2v (v=fA)式中：i：入射光与超声波面的夹角；：光在介质中的波长；d： 衍射光与超声波面的夹角；A：超声波波长；B：布雷格角；f：超声波频率。 B很小时，sinBd，则方程可简化为：i=d=B=f/2v，当衍射光和入射光的夹角为时，则：=i+d=2B=f/v。 式中为偏转角，它与超声波的频率成正比。改变超声波频率f,就可以改变偏转角，从而达到控制激光束方向的目的。 按布雷格衍射理论，当超声波维持一种频率的高频信号时，入射的激光束除产生一条0 级光外，还产生一条1级衍射光。0级光控制同步器和高频信号的起停，1级衍射光对感光 鼓曝光形成像素点。 布雷格衍射在超声波只有一种高频信号时入射的激光束除产生未偏转的0级光外，尚产生 一条1级衍射光，声光调制器在改变光束的传播时，还使0级及1级光的强度随调制信号而变化，若有若干个不同的高频正统波被加到换能器上，则能产生若干条衍射光，称这种现象为 多频衍射。在激光打印机中，高频驱动电路的作用，即是产生多个高频正弦波信号，供声光调制器使用。典型的高频信号源，可产生9个高频信号，经声光器件产生9条衍射 光。这9条高频信号频率应稳定，波形失真小，在相加电路中相加到一起送往换能器时，需各个频率的信号相互影响小，不产生畸变，以便保证经衍射后的衍射光有较好的线性。 2）扫描器 要使经过声光调制器后的激光束在感光鼓上产生文字或图像，激光束需要完成横向 和纵向两个方向的运动，不能依靠激光器运动来实现，因为由光电器件运动而带来的振动会 影响激光束的精度。所以激光打印机的激光器采用固定式结构，而由一个多面旋转的反射镜 来完成激光束横向扫描，依靠感光鼓的旋转实现纵向扫描。 欲使经调制后的激光束在感光硒鼓上产生文字与图像，尚应完成横向（沿打印纸行的方向）及纵向两个方向运动。纵向运动是依靠硒鼓的旋转来完成，而光束的横向运动则由扫描 器来完成。按工作方式扫描器分声光式、电光式、检流计式及转镜式等。鉴于转镜式扫描 器有扫描角度大、分辨率高、光能损耗小及结构简单等优点，而被广泛用于激光打印机中。为了减少多面镜旋转时产生的非线性误差，转镜的几何精度的误差及转镜驱动电动机转 速不稳等，引起的纵向间距和字符的轨迹不均匀等缺点，一般在扫描器中还装有一个同步信 号传感器。此传感器是使用布雷格衍射产生的0级光，不产生偏转，从而经多面转镜反射 后具有照射位置固定的特点，将其作为同步信号，用来控制高频信号发生器的起停，可保证 扫描间距一致，消除上述误差。 为使扫描器产生的扫描光束集成规定的大小，并在感光鼓上进行匀速直线运动，应采用较 好的光路系统。光路系统根据透镜处于扫描器的前后位置，分物镜前后型两种形式，由 于物镜后型在扫描较大图形时失真严重，很少采用。物镜前型扫描线较直，但亦有失真，由 于后来生产的激光打印机中，采用多个透镜组合在一起的广角聚焦镜，焦距为300mm，多面 转镜的物距为37mm，失真度仅为00011%，已能完全满足激光成像的要求。 激光打印机用的多棱扫描器（镜），一般有二面镜、四面镜、六面镜三种，由扫描电机 带动旋转，完成横向的扫描运动。它是保证激光打印机打印精度的关键部件。 扫描器完成横向扫描的原理为： 我们设定MN为扫描器的一个镜面。当入射激光束射到MN面的A点上时，若入射角 为i，则反射光束以反射角d反射出来，i=d，当MN转过一个角度，而入射光束方向不变，则反射光束转过2，也就是反射光束以MN的两倍角旋转。如果P为反射光 点在感光鼓的一端，而P1为反射光点，在感光鼓的另一端就完成了对感光鼓的横向扫描， 当然扫描器的旋转速度是极快的，所以PP1之间也形成很多的反射激光束点。 当主电机带动感光鼓旋转，同时也完成纵向扫描的反射激光束点，就这样最终完成文 字或图像的点阵排列。 （3）同步器 扫描器在扫描电机的带动下飞速旋转，由于扫描电机旋转时产生的非线性失真及扫描 器几何精度的误差，会引起纵向间距和字符轨迹不均匀。在扫描系统中，装有一个同步信号 传感器，同步传感器利用布雷格衍射产生的0级光不发生偏转的性质，经过扫描器（镜）反 射后，照射同步传感器的吸收窗转换为同步信号，用它来控制高频信号发生器的起停，从而 保证扫描问距的一致，消除误差。 （4）光学系统 为使扫描器反射产生的激光束，聚集形成规定大小的光点，消除光束传播过程中的漫 射，需要用一组光学透镜对光束进行调制，提高扫描精度。它包括：弧面透镜、球面透镜、 反射镜。这组透镜只有将激光束校正失真度为01，才能满足激光成像的技术要求。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。 （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位差潜像 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57kV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 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 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 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 （3）显影 把光导体表面形成的 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 当墨粉在粉盒内被搅拌器搅拌均匀后，墨粉由掺杂的载体运载并被磁辊内的永久磁芯 吸附到磁辊外表面上，这时墨粉不显极性。当磁辊载着墨粉旋转并与墨粉刮板相切，与之磨 擦时，使墨粉带上正电荷。墨粉在墨粉刮板和磁场作用下，在磁辊表面上形成恨薄且分布均匀的墨粉雾。墨粉刮板还起到限制墨粉量的作用，使墨粉不致吸附过多。 前面提到，感光鼓残留电位是打印产生组合透镜对半导体激光器光束整形分析及应用第卷第期重庆科技学院学报（自然科学版）年月组合透镜对半导体激光器光束整形分析及应用赵东升顾正建（重庆师范大学，重庆）摘要：针对二极管激光器发出的光束在快慢轴方向发散角不同和现有的半导体激光器光束的整形方法的成本较高。提出了利用几何光学的方法。采用双曲面透镜一微透镜一椭圆柱面一平面一平面一圆柱面透镜组合，最终将光束变成宽度很窄的平行光，进入光纤。该方案具有设备简单，可控参数较多等优点。关键词：半导体激光器；双曲柱面；微透镜中图分类号：文献标识码：文章编号：（）大功率半导体激光器列阵具有体积小，重量轻，光束能虽集中，高寿命，高可靠性，高重复率，高效率和结构紧凑等特点。已被广泛应用于泵浦固体激光器、材料加工及激光医疗等领域。应用中要求聚焦光斑（或者接收元件）的光参数积非常小，但是半导体激光器列阵在快、慢轴方向具有不同的束腰位置和大小直接输出的是在碡个方向具有不同发散角的像散光束。光束质量不高。无法满足光参数及匹配的要求因而需要进行整形。半导体激光器线阵的输出光束具有不对称性，即在垂直于结的方向上发光区宽约，输出光束的发散角为，这一方向称为快轴，在平行于结的方向上发光区宽约。发散角约为，其称为慢轴。目前，国内外所用的整形技术有双平面镜反射法、阶梯反射镜法【】、微片棱镜堆整形法等。本文采用双曲面透镜一微透镜一椭圆柱面一平面一平面一圆柱面透镜组合，成本低廉，方法简单。射后的准直极坐标系。设由点以极角口发出的一条光线投射到曲面肘上时的极径为（），经曲面肼折射后该光线平行于轴。在第二种介质内的某一点（茁副。）作垂直于极轴的平面，由于已假定由发出的光束在第二种介质成为平行光束，因而，此平面为一等相面。根据等光程原理有：（口）。（）（）（常数）为保证折射光线在第二种介质内，必须有（）（）整理式（），并令（）印。为时的极径，得（）（）（）删器显然这是一个偏心率为的二次曲线的极坐标方程。转化为平面坐标，当。时，由于偏心率（，式（）代表双曲线方程，以为原点，建立爿直角坐标