大学生趣味运动会策划:彩色激光打印机的原理是什么?

随着黑白和彩色激光打印机在商务办公和个人桌面办公领域应用的普及，越来越多的用户开始将激光打印机作为自己办公输出的首选打印机。为了更好地指导用户合理地选购和使用激光打印机产品，从本期开始我们将开设“透视激打”专栏，从激光打印机的原理、热点技术、选购和维护等几个方面，介绍有关激光打印机的相关知识。

无论是黑白激光打印机还是彩色激光打印机，其基本工作原理是相同的，它们都采用了类似复印机的静电照相技术，将打印内容转变为感光鼓上的以像素点为单位的点阵位图图像，再转印到打印纸上形成打印内容。与复印机惟一不同的是光源，复印机采用的是普通白色光源，而激光打印机则采用的是激光束。以下我们将以最简单的黑白激光打印机为例，详细介绍激光打印机的工作原理。

从功能结构上，激光打印机分为打印引擎和打印控制器2大部分。激光打印机的打印引擎由Canon、Minolta、Xerox、Brother、Samsung、Hitachi等少数几个引擎生产厂商提供。而打印机厂商则是向引擎厂商购买或者定制打印引擎，根据引擎设计控制器和打印驱动，从而完成整个打印机的设计和生产。这就是形成目前激光打印机领域的打印引擎和打印整机2级市场的原因。

在激光打印机中，打印控制器的作用是与计算机通过接口或网络进行通讯，接收计算机发送的控制和打印信息，同时向计算机传送打印机的状态。打印引擎在打印控制器的控制下将接收到的打印内容转印到打印纸上。因此打印控制器和打印引擎的性能和质量影响了整个打印机的性能和质量，这也是目前市场上采用相同引擎的激光打印机产品出现性能差异的重要原因。

所有的打印控制器都是一台功能完整的计算机，它基本都包括了通讯接口、处理器、内存和控制接口4大基本功能模块，一些高端机型还配置了硬盘等大容量存储器。通讯接口负责与计算机进行数据通讯；内存用以存储接收到的打印信息和解释生成的位图图像信息；控制接口负责引擎中的激光扫描器、电机等部件的控制和打印机面板的输入输出信息控制; 而处理器是控制器的核心，所有的数据通讯、图像解释和引擎控制工作都由处理器完成。

由于各打印机采用的控制方式和控制语言不同，对打印控制器的配置和性能要求也不同，如采用PCL和PostScript语言的打印机，由于计算机和打印机之间采用了标准的页面描述语言进行打印信息的传送，在打印机中要将接收到的来自计算机的使用标准语言描述的打印信息解释成打印引擎可以接收的光栅位图图像信息，打印控制器的性能和内存大小直接会对整个打印机的性能产生影响，因此这样的打印机对打印控制器中的处理器的速度和内存大小要求非常高。

而GDI打印机与采用页面描述语言的打印机有所不同，其在打印过程中，在计算机中完成打印内容到光栅位图图像信息的解释并直接传送到打印机中，因此打印机中的打印控制器主要是存储接收到的光栅位图图像，并控制打印引擎完成打印。由于不需要承担复杂的图像解释工作，GDI打印机对打印控制器的性能要求相对比较低。

打印引擎的结构见附图，它包括了激光扫描器、反射棱镜、感光鼓、碳粉盒、热转印单元和走纸机构等几大部分组成。

在工作过程中，打印控制器中光栅位图图像数据转换为激光扫描器的激光束信息，通过反射棱镜对感光鼓充电，感光鼓表面就形成了以正电荷表示的与打印图像完全相同的图像信息，然后吸附碳粉盒中的碳粉颗粒，形成了感光鼓表面的碳粉图像。而打印纸在与感光鼓接触前被一充电单元充满负电荷，当打印纸走过感光鼓时，由于正负电荷相互吸引，感光鼓的碳粉图像就转印到打印纸上。经过热转印单元加热使碳粉颗粒完全与纸张纤维吸附，形成了打印图像。
参考资料：http://www.hp.com.cn/printer/expertcenter/knowledge/pcworld1.asp

彩色激光打印机的原理是什么?

1. 激光打印机的基本原理
了解黑白激光打印机的原理是理解彩色打印的基础，可以用几次图像变换来说明其实现过程。

原稿变位图 激光打印机的光栅图像处理器将打印页面变为位图，然后转换为电信号送往激光扫描单元。

位图变电荷“负像” 在激光扫描单元中，页面位图上的图像点被转换为激光信号发射到成像鼓上，对应于位图中的各像素点，有像素值存在时就发射出激光束，无值时则不发射。激光发射时在成像鼓上产生一个细小的照射点，成像鼓预先带有电荷，被激光束照射到的点会被放电，未被照射到的点依然带有电荷，经过这一过程，页面位图就被转换成了成像鼓上的电荷“负像”。

电荷“负像”变为墨粉“正像” 墨粉带有和成像鼓上相同性质的电荷，成像鼓转动，电荷“负像”经过显影辊时，被放电的点就会吸附上带电的碳粉，而未被放电的点由于同性相斥则不吸收碳粉，这样电荷“负像”就被变成了墨粉“正像”。

墨粉“正像”变为纸上位图 随成像鼓转动的还有转印鼓，被充电的纸张经过转印鼓时，墨粉被吸附到纸上成为打印图像。由于碳粉容易脱落，因此打印纸还要经过一个加热辊以使碳粉紧密地吸附在纸上。

2. 彩色激光打印机的不同点
由于彩色激光打印机使用四色碳粉，因此以上第电荷“负像”和墨粉“正像”的生成步骤要重复四次，每次吸附上不同颜色的墨粉，最后转印鼓上将形成青、品、黄、黑四色影像。正是因为彩色激光打印机有一个重复四次的步骤，所以彩色打印的速度明显慢于黑白打印的速度。

最新彩色激光打印技术是所谓“一次成像”技术。这一技术的关键是需要把激光发光管做得足够小，在现有一个发光管的位置要放下对应于四种颜色的四个发光管。目前这一工艺的代价太高了，所以“一次成像”的彩色激光打印机非一般用户能买得起，但毫无疑问，这是未来的发展方向。

3. 彩色激光打印机的色彩合成原理
电视、电影是通过自身发光来合成颜色的，其合成法则被称为“加法原理”，三元色为红、绿、兰，辅助色为“白”。印染、涂料则是通过吸收某些光线而形成颜色，因此其法则被称为“减法原理”，三元色为青、品、黄，辅助色为“黑”。

彩色激光打印机的彩色到底是如何合成的呢？以惠普的技术为例做一个分析。ImageRet2400色彩分层技术是惠普所采用的技术。若确定打印的基本分辨率为600DPI，可以算出600DPI分辨率的图像，其像素之间的中心间距为42微米。惠普使用直径为5微米的Ultra Precise超精细碳粉，实际上可以实现2400DPI效果，2400DPI的分辨率时像素之间的中心间距约为10微米。也就是说，若最后彩色打印的结果是600DPI的像素分辨率，那么在一个像素点上，可以使用16×16个青、品、黄、黑的四种墨粉颗粒再加上空白来调制该像素点的颜色，由于人眼已无法分辨这些细微的颜色颗粒，所以人眼看到的是混色后的总效果。这种技术到底能提供多少种色彩，计算方法是排列组合中的一个经典的例题：有青、品、黄、黑、白五种颜色的无穷多个小球分装于五个坛子中，现在从中随意摸出16个小球放入一个空坛子中，一共会摸出多少种可能的结果？计算出的数值就是ImageRet2400技术理论上能实现的色彩数目，按厂家的说法是上百万种。若按现在的纳米材料的加工水平，碳微粒的直径达到5纳米不成问题，那么现有的5微米的碳粉颗粒还可以沿直径分开1000次，你可以由此大胆地想像一下激光打印机理论上具有的色彩技术发展远景，当然颗粒细到一定的程度后对于人眼的识别来说已完全失去了继续细下去的意义

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喷墨打印机的工作原理

喷墨打印机在打印图像时，需要进行一系列的繁杂程序。当打印机喷头快速扫过打印纸时，它上面的无数喷嘴就会喷出无数的小墨滴，从而组成图像中的像素。
打印机头上，一般都有48个或48个以上的独立喷嘴喷出各种不同颜色的墨水。例如Epson Stylus photo 1270的48个喷嘴分别能喷出5种不同的颜色：蓝绿色、红紫色、黄色、浅蓝绿色和淡红紫色，另外还有喷出黑色墨水的48个喷嘴。一般来说，喷嘴越多，打印速度越快。不同颜色的墨滴落于同一点上，形成不同的复色。用显微镜可以观察到黄色和蓝紫色墨水同时喷射到的地方呈现绿色，所以我们可以这样认为：打印出的基础颜色是在喷墨覆盖层中形成的。

通过观察简单的四颜色喷墨的工作方式，我们可以很容易理解打印机的工作原理：每一像素上都有0到4种墨滴覆盖于其上。如下图所示，不同的组合能产生10种以上的不同颜色。一些打印机还可通过颜色的组合，如"蓝绿色和黑色"或者"红紫色，黄色和黑色"的组合，产生16种不同的颜色。

另外，新款打印机能打印出更多的独特颜色，因为它们使用了六种单色：原有的CMYK上再加上浅蓝绿色和浅红紫色（即CcMmYK 和 CMYKcm）。当这些打印机扫过像素时，能够喷出0到6种颜色的墨滴，颜色组合最多可达64种。最新款的喷墨打印机，如Epson Stylus photo1270，还能喷射三种不同大小的墨滴，因而每种颜色有四种表现方式：无墨滴（白色），小型，中型以及大型墨滴，从而每个像素能可以产生了4096种不同的颜色。

打印机的打印像素大小取决于每英寸的墨滴数。但它并不能说明打印质量，它只不过是平衡中的一因素而已。一般来说，每英寸的色调或色彩越多，打印出高质量图像所需的dpi越少。对于每种颜色有64或64以上色调的打印机，300dpi已足够了。比如，CMYK打印机的每个像素的颜色组合就可以有64X64X64X64=1.6千万种。

DPI和色调也仅仅是衡量照片喷墨打印质量的两个因素。而且 由于所有的新式喷墨打印机都能打印出高质量的图像，因此选择纸张远比选择打印机显得重要。一般来说，最重要的因素包括色彩饱和度、防止褪色和耐水性。