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光电技术论文

光电技术论文

学院：

机械工程学院

专业：

机械设计制造及其自动化

班级：

机自114

学号：

1108030399

学生姓名：

文涛

2014年5月4日

光电技术论文

摘要

激光打印机是光电技术和电子照相技术结合的一种印字机器，它综合利用了激光器、光束调制和偏转、精密光学机械和计算机处理技术，是非常有代表性的光电子仪器。

目前激光打印已和计算机一起成为人们生活中必不可少的产品。

它有以下特点：

一、像素密度高，印字清晰，分别率比机械点阵式高近百倍。

二、打印速度快，比普通打印机快6—30倍。

三、工作无冲击，打印噪音小。

关键词：

激光打印机、光电技术、电子照相技术、光电子仪器【1】

目录……………………………………………………....3

第一节、绪论……………………………………………….4

1.1、光机电系统发展及现状………………………4

1.2、光机电系统发展趋势………………………....5

第二章、激光打印机的介绍……………………………….7

2.1、激光打印机的发展史……………………………7

2.2、激光打印机的工作原理……………………….…..8

2.3、光学系统…………………………………………..9

2.4、显象系统……………………………………….….9

第三章、激光打印机的工作………………….……..…….10

3.1、激光打印机的工作条件…………………….……..10

3.2、激光打印机的工作范围…………………….……..10

3.3、激光打印机的工作过程………………….………..11

第四章、光学系统结构分析……………………………….12

第五章、光学技术课程心得……………………….………13

参考文献…………………………………………………….14

第一章、绪论

1.1、光机电系统发展及现状

从2O世纪90年代开始，光机电一体化技术引导着一场新的变革，光机电一体化是由光学、微电子、信息和机械及其他相关技术交叉与融合而构成的综合性高新技术，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。

光机电一体化技术的特征是在机电一体化概念的基础上强调了光、光电子、激光和光纤通讯等技术的作用，属于21世纪应Hj领域更为宽阔的机电一体化技术。

光电子技术是在20世纪6O年代激光器问世之后，电子技术与瓜果女子技术的自然结合与扩展，它不仅拓展了传统电子技术的功能，并使之有更强的适应性。

目前，信息的探测、传输、存储、显示、运算和处理已由光子和电子共同参与来完成。

光通信、光存储和光电显示技术的兴起希I它们在近20年来的飞速发展，已使人们认识到光电子学技术的重要性和它广阔的发展前景，并且成为光电子领域的支柱产业。

　　光电子科学技术和产业在促进国家经济和科学持续发展中起着巨大的作用，当今：

[业化的世界各国无不把发展光电子技术列为国家高技术重点发展目标。

美国政府已将光子学确定为国家发展的重点，认为光子学对国家安全与经济竞争有着深远的意义和潜力，并把光子学列为当前2O项关键技术之一。

德国政府已确定光子学是2l世界初对保持德国在国际市场上先进地位至关重要的九大关键技术之一。

日本早在1980年，就成立了日本光产业技术振兴协会，1981年通产省就雄心勃勃地联合l3家大公司投入13大公司投入13亿美元组建了光子技术研究所，日本科技厅也一再把量子波光技术列为重大项目，予以支持。

澳大利亚集团10个重要单位的力量成立了瓜果女子联合研究中心，重点开拓信心技术和新产品。

l986年我国启动的863计划中，将光电子器件及其集成技术列为信息领域的三大主题之一，光机电一体化技术也别列为国家十五高新技术重点扶持项目。

我国光电子产业总产值已由1995年的10多亿美元发展到2001年的1o0亿美元。

1.2、光机电系统发展趋势

光机电一体化是集机械、微电子、光学、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术发展和进步。

其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人格化、微型化、集成化、带源化和绿色化：

1数字化微处理器和微控制器的发展奠定了单机数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人，而计算机网络的迅速崛起，为数字化制造铺平了道路，如计算机集成制造。

数字化要求光机电一体化产品的软件具有高可靠性和可维护性以及自诊断能力，其人机界面对用户更加友好，易于使用，并且用户能根据需要参与改进。

2智能化赋予光机电产品一定的智能，使它具有人的判断推理，逻辑思考，自主决策能力。

例如在CNC数控机床上增加了人一机对话功能，使之了智能I／O通道和智能工艺数据库，给使用、操作和维护带来了极大的方便。

随着人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为光机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。

大量的智能化光机电一体化产品不断涌现。

现在，模糊控制技术已经相当普遍，甚至还出现了混沌控制的产品。

3模块化由于光机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、l电气接口、动力接口、环境接口的光机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。

如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。

这样可利用标准单元迅速开发出新产品。

同时也可以扩大生产规模，这需要制定各项标准。

一边各部件、单元的匹配和接口。

光机电一体化产品模块化的发展促进了新产品的开发，品种不断增多，花样不断翻新，缩短了开发周期。

　　以驱动为核心的驱动模块单元，一伺服为核心的运动控制模块单元，以两根单线把各功能单元连接起来的总线或现场总线等，已形成了标准化的产品。

【2】

第二章、激光打印机的介绍

2.1、激光打印机的发展史

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。

激光打印机脱胎于80年代末的激光照排技术，流行于90年代中期。

它是将激光扫描技术和电子照相技术相结合的打印输出设备。

其基本工作原理是由计算机传来的二进制数据信息，通过视频控制器转换成视频信号，再由视频接口/控制系统把视频信号转换为激光驱动信号，然后由激光扫描系统产生载有字符信息的激光束，最后由电子照相系统使激光束成像并转印到纸上。

较其他打印设备，激光打印机有打印速度快、成像质量高等优点；但使用成本相对高昂。

2.2、激光打印机的工作原理

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。

在打印图文信息后，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。

2.3、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0．1‰，才能满足激光成像的技术要求。

2.4、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。

【3】

第三章、激光打印机的工作

3.1、激光打印机的工作条件

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。

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。

【4】

3.2、激光打印机的工作范围

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。

3.3、激光打印机的工作过程

开始时，硒鼓的所有部分都带有通过充电电晕线施加的正电荷，该电晕线是一段有电流通过的电线。

（一些打印机使用充电辊而不是电晕线，但是它们的原理是相同的。

）在硒鼓旋转时，打印机会放出微弱的激光束通过硒鼓的表面，将某些点处的电荷释放掉。

这样，激光就以电荷图案的形式“绘制”出了要打印的字母和图像——一幅静电图像。

此外，系统还可以以相反的形式工作——即在负电荷背景上绘制一幅正电荷图像。

在图案完成后，打印机在硒鼓上涂抹带有正电荷的墨粉——一种极其微细的黑色粉末。

由于它带有正电荷，所以墨粉会粘附在硒鼓上带有负电荷的区域，而不会粘在带有正电荷的“背景”上。

这有点像在一个苏打水罐上用胶水写字，然后再把该罐子在面粉中滚一下：

面粉只会粘在罐子上涂有胶水的部分，因此最终会看到用面粉书写的一条信息。

在粘上粉末图案之后，硒鼓会在纸上滚过，纸沿着下方的一条皮带进行运动。

在纸运动到硒鼓的下方之前，会通过转印电晕线（充电辊）带上负电荷。

此电荷的强度大于静电图像的负电荷，所以墨粉会被印到纸上。

由于纸的运动速度与硒鼓相同，所以纸上会印有完全相同的图像图案。

为了将纸与硒鼓分离开，在墨粉转移到纸上后，会通过分离电晕线对纸立即进行放电

第四章、光学系统结构分析

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。

【5】

第五章、光学技术课程心得

时光如逝，岁月如流，一转眼的时光，光电技术这门课程的学习生活已经结束了,在这短短的几个星期里面,老师让我从什么都不了解的文盲慢慢认识了什么是光电技术，我也谈谈的再这几个星期以来的感想：

这几个星期中，.在老师讲解下和同学们帮助下，通过自身不断努力，各方面均取得一定的进步。

但是一些东西还是太抽象不能懂，老师跟我们说条件有限，有些实验是无法完成的，所以只能靠我们以后自己在生活中慢慢理解。

在同学之间的互相学习中，体会到了知识就是人的力量源泉，没有专业知识、专业技巧，什么成功都不会与你相约，只有真正的掌握了解所学的东西才能便于日后面对社会的种种问题。

对于现金社会，我要不断的充实自己，完善自己，使自己能够成为适应这个社会的专业人才，将来如果社会给我机会的时候，我就能以我的所学完完全全的融会到往后的工作当中去，所以现在属于我们的知识储备期。

曾经有位老师跟我们说过：

人的机遇难求，当机遇来的时候就要好好的抓住它，当时如果你没有驾驭它的能力，你还是只能眼睁睁的看着它从你的身边溜走，而无可奈何，与其到时后悔，不如现在好好储备自己的知识量，时刻准备着，等待着机会的到来。

相信通过自己以后在生活中不断的学习和不断的了解，我会对这门课程了解的更多，会学到更多的知识，在此也谢谢老师教会我们这么多，不光是书本上的知识还有做人方面的道理。

希望老师的课会越上越好，也希望自己走得更高更远。

【1】王庆友编著，光电技术第三版。

电子工业出版社出版

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