复印机维修高级进阶--复印机光学系统构-宜昌电脑耗材网

复印机维修高级进阶--复印机光学系统构

复印机的光学技术和原理,是维修人员的必修课.我们一起来学习吧!
复印机集光学技术、静电成像技术、电子技术和机械技术于一体，结构原理比较复杂。光学系统是其中的重要组成部分，它的作用是通过各个光学元件，对原稿进行曝光，从而形成光像，并把光像传输到经充电带有均匀电荷的感光鼓表面，使之形成和原稿图像浓淡相对应的静电潜像。各类复印机的光学系统构成差异较大，但其工作原理及各功能部件的作用是基本相同的。
一、对光学系统的基本要求
　　由于光学系统的结构对复印机的整体结构影响很大，并且复印品的质量也与光学系统密切相关，因此，静电复印机的光学系统必须满足以下基本要求：
　　1．光源和镜头的光谱特性，应与所使用的感光鼓匹配。
　　2．光源应有足够的强度，能迅速使敏化的感光鼓消电。
　　3．应选用功率小且发光效率高的光源，以减少功率消耗。
　　4．光路系统调节性能要好，通光效率要高(即光的损耗小)。
　　5．光路系统与光导体的同步误差，不得大于0．5％，同时在扫描的起始点到终止点的全过程中，光学距离始终保持不变。
　　6．保证对整个原稿照度均匀。
　　7．应有良好的散热性，以保证复印机的连续复印，并使稿台玻璃的温度不超过70℃。
　　8．系统的重复精度要高，结构经久耐用，安全可靠。
　　9．应有良好的密封性，以防止外部环境对光学系统的污染。
　　10．系统应易于装卸、调整、清洁和更换易损件。
　　11．光源的安装，对地面应保持水平，尤其是卤素灯，否则影响其使用寿命。
　　12．通过光路系统，对光导体的照射，应使光导层表面各点所接受的光能，基本一致
二、光学扫描系统
　　对原稿进行扫描曝光的光学系统称为扫描系统，它包括稿台玻璃、曝光灯、反光镜及扫描架、扫描架位置检测传感器和镜头单元等。
　　（一）光学扫描系统类型
　　目前静电复印机采用的扫描方式主要有原稿台移动式狭缝曝光、稿台移动光导纤维式曝光和反光镜移动式狭缝曝光三种。所谓狭缝曝光就是在曝光时通过一条光带照射原稿，并与感光鼓同步移动进行扫描曝光，在感光鼓上形成静电潜像。
　　1．原稿台移动式狭缝曝光
　　稿台移动式扫描曝光系统是利用原稿台玻璃的往复运动来完成图像扫描的。其中曝光灯、镜头和反光镜都是固定不动的，原稿台与感光鼓的表面线速度保持同步移动或成一定比例移动。因此，这种扫描曝光方式具有光学系统结构简单、体积小、成像清晰、准确等优点，但此种机器对稿台负荷能力较差，复印速度一般也较低，不能复印大重量的原稿，且工作空间较大，变倍档次少。
　　2．稿台移动光导纤维式曝光
　　光导纤维式光学系统是由两排光导纤维互相交错地叠在一起，采用光导纤维矩阵代替光学系统中的镜头和反光镜，直接将原稿图像的反射光线传输到感光鼓表面，以形成静电潜像。这种类型的复印机其特点是工作时稿台移动；光导纤维不动，结构简单，体积小，但不能变倍且分辨率较低。通常所用的光导纤维的直径为1．1mm左右，纤维长度29．4mm。如旧型号的CanonNP—200复印机。
　　3．稿台固定式曝光
　　稿台固定式光学系统复印机是目前大部分静电复印机采用的曝光方式，该曝光方式的过程是：在进行复印时原稿台和成像镜头均固定不动，而第一扫描反光镜的移动速度总是和感光鼓表面线速度相等或成一定比例，第二扫描反光镜以第一扫描反光镜移动速度的一半与第一扫描反光镜同向运动，并且第一反光镜至第四或第五反光镜无论是在成像镜头的左边还是右边，都必须始终处于成像镜头的焦点上，即保持共轭距离不变。稿台固定式复印机其特点是稿台负荷能力较大，可复印较厚书籍，工作空间小，复印速度快等，但对于光学扫描装置的移动准确度要求较高，要求扫描系统尽量轻，并且在运动过程中须保持平稳，振动要小。理光FT—4085型复印机即为稿台固定式。
　　（二）扫描系统的构成
　　静电复印机的扫描系统又分为光源部件和光路部件两部分。光源部件主要由曝光灯、反射罩、光量调整板等组成。光路部件则主要包括稿台玻璃、平面反光镜和成像镜头。有的复印机为了光学部件不受色粉污染，在优学和成像部件中间还设置有一防尘玻璃。
　　1．光源部件
　　在静电复印机中，由于原稿是不发光的，因此必须使用一定的光学手段(光源或灯具)将原稿照亮，且满足光导体表面所获得的原稿反射光达到所需要的照度，这就需要用曝光灯来照射原稿，使感光鼓成像表面达到所需要的照度，以完成曝光任务，它一般安装在反射罩中。对于曝光灯来说，其亮度与光谱特性必须与感光鼓的感光度、感色性等性能相匹配，才能达到理想的复印效果。
　　光源的种类很多，而且各项技术指标(如几何尺寸、耗电量、发光效率、亮度、色温等)也不相同。由于静电复印机的光源，一般都是专用的复印灯具，而且灯具的各项技术指标必须和感光鼓的材料(光导体的感光度、感光性能等)相互匹配，这样才有可能达到理想的复印效果。静电复印机理想的光源应是耗电量少，发光效率高、温度低、寿命长等。以上这些技术指标就目前的技术水平而言是可以达到的，但从实际应用来看，亮度和色温的匹配关系则是较为突出的内容。
　　(1)光源的亮度
　　作为光源的“灯”，要求发光强度大(即亮度高)，发光效率高，这是为了使充电后的感光鼓表面经过反射光照能够形成足够大电位差的静电潜像。
　　各种不同类型的静电复印机对光源(灯光)亮度的要求是根据光导体所需要的曝光量来确定的，而曝光量是由像面(光导体的感光膜层)、照度和曝光时间的乘积决定的，即：曝光量＝照度X曝光时间。静电复印机的曝光时间是在设计和制造时就确定了的，是固定不变的，因此，照度足够与否，直接影响着光导体表面上形成静电潜像的质量。影响照度的因素除了与光源灯具的发光强度有关以外，还与光线传输过程中所经过的反光镜和透镜对光线的损失有关。如果曝光灯和反光镜基本上是新的，照度为100％，经过四次反光镜反射后，达到光导层表面的照度只剩38．4—38．8％，若反光镜有污染，则达到光导层的照度将受到相当程度的损失，从而影响静电潜像的质量。因此，不仅要求光源的亮度要足够，而且光线传输系统要清洁，保障光线传输“畅通无阻”。
(2)光源的色温
　　光源的色温也就是曝光灯的色温，即光源发光的波长范围。曝光灯的色温应当与光导体材料的光谱感光灵敏度相适应，它同原稿对光源的光波反射率等因素也有一定关系。由于感光材料对光谱的敏感程度不一样，如有的光导材料对某几种波长的光敏感，而对其它种波长的光可能不很敏感或不敏感，因此，要尽可能地选择某种光导材料能大部分感受其所需要的某种波长的光，如ZnO感光材料对红色光波不敏感，因此复印时对原稿上的红色印章即能很好的表现出来，又如采用硒碲合金光导材料(硒鼓)对波长为400— 550nm的偏蓝绿光最为敏感，如要复印偏色的原稿，选用发绿光的曝光光源，则可以使光源的效率得到很大的提高。所以，正确运用光源的光谱特性，确定光源应具有的色温，会收到良好的曝光效果，为复印出高质量的复印晶打好基础。
　　(3)曝光灯的种类
　　目前静电复印机常用的曝光灯有：高色温分极发光卤素灯、缝隙式高功率荧光灯。
　　①高色温分极发光卤素灯
　　这种灯属于热光源，为目前大多数静电复印机所采用，光源成分近似日光灯，它是根据辐射和卤钨再生循环的工作原理制成的。电流通过灯丝 (钨丝)时，靠电能加热达到白炽状态，发出很亮的光。这种灯的特点是比普通白炽灯发光效率高，寿命长，几何尺寸小，且发光强度可按设计要求制作不均匀，发光强度可调。其缺点是工作温度较高。卤钨灯是由铜箔、钨丝、支架和石英玻璃管等组成。
　　由光学的基础知识知道，当光线通过透镜在传播过程中，光线所经过的路径长短不同时，光的强度衰减也有所不同，由于光线的光路不同，所以照射到鼓面的光线强度也不同，由此可知鼓面上两端的光线应为最弱，而中间部位的光线最强，然而鼓面的感光性能中间与两端是一样的，是均匀的，因此，将产生曝光不均匀的现象。选择适当的曝光灯即可基本解决上述的因光路不同而造成的曝光不均的不足。
　　此外，由于温度较高，因此一般都安装有冷却风扇和稿台温控装置。该灯在使用时应注意：①灯与原稿之间的距离要适度，使原稿既能获得最大的照度，又不致于被烤坏；②使光源中心处于反射罩椭圆形弧面的焦点位置上；③使灯管和原稿平行，以保证对原稿的照度均匀；④将灯管的抽气位置安置在侧面。
　　②缝隙式高功率荧光灯
　　这种灯属于冷光源，是一种较为先进和理想的复印机光源。在整个灯管长度上，有一条出光缝。管内壁涂有一层反射材料（荧光粉），这样相当于装了一个凹面反光镜，使该灯的发光强度得到很大提高。为了进一步增大该灯的定向光强，还在管壁与反射材料之间涂敷有一层反射层(二氟化钛)，同时为了防止因紫外线的照射使管壁发黑，影响发光强度，在出光缝部分还涂敷有一层二氧化锡。灯管内两端各有一用钨丝绕制的灯丝，用以发射电子，管内抽成真空后再充入一定量的氩气和少量的水银。工作时，管内产生弧光放电并产生波长极短的紫外线，荧光粉吸收紫外线后发出呈近似日光的可见光。然后再经过管壁反射材料的多次反射，从出光缝获得强而集中的光来照射原稿。
　　荧光灯作为静电复印机的曝光灯光源，具有发光效率高、发光均匀、辐射温度低、不需冷却装置、耗电量小等特点。其缺点是发光强度较卤钨灯低。它的发光强度调节是通过调节光缝大小来实现的，即在光路上加一可产生光缝的装置，使光缝的中间部分通过光线较少，而两边通过的光线较多。它是通过改变很多金属叠加角度的大小来改变光缝的大小(类似于照相机中的光圈调节)。
　　(4)反射罩
　　复印机通常将曝光灯置于一个聚光罩(反光腔或反光室)内，反射罩多见于采用卤素曝光灯作光源的光学系统中。这是因为在静电复印机的光学系统中，由于光程长、反光镜面多，对光能的损失极为严重。为解决此类问题和改进卤素灯的光强分布，提高其光能利用率，通常还需要在曝光灯的后面加装一聚光反射罩来提高曝光灯的光亮强度，理想的反射罩弧面其切面是椭圆形曲线，光源的中心应位于椭圆的一个焦点处，而另一个焦点应位于原稿之上(下)一定距离。根据椭圆的特性，此时自光源发出的光经过反射罩而汇聚在原稿上，形成一条狭光带，其宽度应大于光缝的最大宽度。反射罩一般为铝合金制成，其抛物面反射壁光洁度要好，通常还在其表面再镀上透明的防酸铝作保护层。在使用时，应将曝光灯的灯丝置于椭圆柱面的焦线上，以使曝光灯发出的光都能聚集反射到原稿上，提高原稿的照度。有的反射罩上还有配光调整板，其作用是遮住曝光灯的散射光，使其不得照射在感光鼓上。
　　(5)光量调整板
　　光量调整板是用来根据感光鼓的感光灵敏度对照射到原稿的曝光光量大小进行调整的，其位置一般可以移动并用螺钉固定。它是通过调节光源与原稿之间的光缝(相当于照相机的光圈)大小的方法来实现光量调整的。当光缝增大时，通光面积变大，曝光量就大；当光缝减小时，通光面积变小，曝光量就小。
　　2．光路部件
　　（1）稿台玻璃
　　静电复印机为了放置原稿，且能使光线照射到原稿并能反射，在原稿台上装有原稿玻璃。光线是由光源(曝光灯)出发透过原稿玻璃而后照射到原稿上，然后再经过原稿将光线反射后再透过原稿玻璃把光线反射回来，经过光学系统(反光镜和镜头)而投射到已充好电荷的感光鼓上。因此，原稿玻璃应采用折射率小，透光率高的材料制成，且要求原稿玻璃应表面平整光滑，厚度均匀，无气泡等缺陷，以减少光的损耗和影响成像质量。
　　（2）反光镜
　　为了缩小复印机的几何尺寸和减轻机器重量，通常采用反光镜以改变光轴的方向来缩小复印机的体积。
　　反光镜分为两种，一种是平面反光镜，另一种是反射棱镜。平面反光镜具有结构简单、成本低等优点，但在长期的使用中，其镀膜会损伤或变质脱落，而反射棱镜本身不需要镀膜层，坚固耐用，寿命长，且反射率很高，但制造工艺和加工精度要求较高。
　　平面反光镜是利用光的反光特性而制成的光学元件。在静电复印机中，一般都采用外反射式平面反光镜，它是在平板玻璃表面，用真空蒸镀法镀上一层银、铝或铬等反光物质制成的，平板玻璃在这里对反射膜只起到支撑体的作用。平面反光镜在光学系统中的主要作用是用曲折光路来改变光束的前进方向和传输光像。由于平面反光镜所生成的像和物上下不颠倒，但左右却调换了，所以当要求复印的像和物完全相同时，就需要采用偶数块平面反光镜。因此在间接式静电复印机的光学系统中，平面反光镜的数量是偶数。平面反光镜表面的平整度和光洁度对在感光鼓上形成的图像质量影响很大。
（一）横向变倍
　　静电复印机中图像的横向变倍是靠改变镜头的共轭距离或改变镜头的焦距来实现复印品横向倍率的放大或缩小。其变倍方式主要有以下三种。
　　1．改变共轭距离
　　通过移动镜头，即改变成像镜头组件的位置，从而改变了物距和像距，最终使得复印图像横向放大或缩小。其优点是可以选择任意倍率；缺点是变倍时的共轭距离长。
　　2．改变焦距
　　通过改变镜头的焦距，从而引起物距和像距的变化以实现变倍的目的。其变倍方法有：
　　(1)轮转方式：即将有限数量的不同焦距的镜头装在转盘里，根据复印倍率的需要轮转使用即可达到变倍的目的。
　　(2)辅助镜头方式：这种方式是把有限数量的辅助镜头插入标准(等倍)镜头前或后即可达到变倍目的。
　　3．变焦距镜头
　　采用变焦距镜头的复印机，其复印比率可从1／2到2任意选择，倍率无级变化。
　　目前大多数静电复印机通常采用专用直流电机或电磁离合器来推动镜头组件作前后直线运动来改变镜头的物距、像距，以达到变倍的目的。并用光电传感器来检测镜头的位置和确定镜头位移量的多少，实现变倍量的控制。当需要进行复印倍率变换时，镜头组件在直流电机的驱动下移动，以调整像距和物距。当镜头在移动过程中接触到镜头行程中各个倍率位置的传感器开关时，传感器开关便发出镜头位置检测信号，直到镜头移动到相应倍率的位置，控制电路才停止镜头的移动。
　　（二）纵向变倍
　　复印品的纵向倍率不仅依靠光学系统的横向倍率，纵向变倍是靠改变曝光灯扫描速度与感光鼓转速的倍率来实现的。这是因为在静电复印机中，光学系统的图像曝光最终是要在感光鼓表面上成像，而成像的过程又是靠扫描装置和感光鼓表面的不断移动，在整个感光鼓表面实现的。当扫描装置快于 (或慢于)感光鼓的旋转时，复印件的纵向被压缩(或放大)，从而使得整幅复印品按比例缩小(或放大)。
　　在静电复印机中，这种纵向变倍的控制是通过对静电复印机感光鼓的转速和扫描装置的扫描速度的控制来实现的。其控制方式有：
　　1．将复印机的扫描速度固定，通过改变感光鼓的转速来实现纵向变倍。
　　2．将复印机感光鼓的转速固定，通过改变扫描装置的扫描速度来实现纵向变倍。
　　3．同时改变静电复印机感光鼓的转速和扫描装置的扫描速度来实现纵向变倍。
　　由于每一种感光鼓的感光速度是一定的，如果感光鼓的转速过高，大于感光鼓的感光速度，使感光鼓的曝光时间缩短，就容易造成感光不足，所以大多数复印机在变倍复印的情况下是通过改变扫描装置的扫描速度，使感光鼓表面的线速度与扫描装置移动的速度保持严格的比例关系，以达到纵向放大、缩小的目的。
　　注意，在改变扫描装置的扫描速度的时侯，有关的反光镜移动速度必须也加以改变，以使光学系统的线性倍率保持稳定。同时，在倍率改变的情况下，曝光灯的曝光量也应做相应改变，在放大时，曝光量应提高，在缩小时，曝光量应减小。曝光量的改变一般是通过改变供给曝光灯的功率来实现的。
　　当等比复印时，感光鼓表面的线速度是和扫描装置移动的速度相等，即扫描装置移动多远距离，感光鼓表面就转动多长距离；扫描装置移动多快，感光鼓的表面就转多快，也就是说扫描装置的扫描速度要与感光鼓表面的线速度同步。而当进行放大或缩小复印时，图像的纵向就要变化，这时感光鼓表面的线速度和扫描装置移动的速度就不应该同步而成反比，即扫描速度大于感光鼓表面线速度时，复印图像的纵向被压缩；扫描速度小于感光鼓表面线速度时，复印图像的纵向被拉长。纵向压缩和拉长的比例是与放大、缩小的倍率相等的。
四、光学系统基本控制电路
　　（一）曝光灯亮度控制电路
　　曝光灯亮度检测控制电路主要用于调整曝光灯亮度。在静电复印过程中，通过改变曝光灯的亮度可以调节复印曝光的量度，从而获得各种不同色调浓度的复印晶。
　　静电复印机的曝光灯控制电路具有以下主要功能：
　　1．曝光灯开关控制。在该电路中，当灯调节器电源的输出功率为0，因为没有电源供给相位控制电路，弧形电路关闭，因此，曝光灯也关闭；当灯调节器开关电路的输出成为1，可提供电源给相位控制电路，弧形电路工作，曝光灯点亮。
　　2．曝光灯亮检测电路，用于曝光灯调节器电路板上电路的自诊断。曝光灯点亮，曝光灯亮检测电路也工作，当微处理器和灯调节器因为故障时间超过一定时间时，曝光灯异常亮灯检测电路工作，主电源开关关闭。
　　3．曝光灯光量控制。该电路即使在电源电压波动的情况下，也能保持曝光灯亮度不变；同时能够根据手动曝光量的设定，或在自动曝光控制方式下根据原稿浓度来自动控制曝光灯的亮度。
　　（二）原稿浓度检测电路
　　静电复印机的原稿浓度检测电路用于检测原稿浓度，检测出的数据输入微处理器，经处理后根据不同浓度自动控制显影偏压中直流成分的高低，以获得理想的复印品。
　　（三）原稿幅面的自动检测
　　静电复印机的原稿幅面检测传感器只有在选择了自动选纸方式 (APS)时，自动原稿检测才起作用。
　　在自动选纸方式时(APS)，扫描器扫描原稿一次以计算原稿尺寸，曝光灯的光束经原稿反射后被原稿长度检测传感器、原稿浓度检测传感器和原稿宽度检测传感器接收，光学CPU和主CPU进行数据处理，以选择适当的纸张尺寸。
　　而原稿宽度数据则是由宽度传感器来检测得，光学CPU只在长度检测小于220毫米时监视此信号，若长度大于220毫米，只能依据长度传感器的数据来决定尺寸。
　　（四）稿台玻璃温度检测控制
　　静电复印机的稿台玻璃温度检测控的作用是：当稿台玻璃热敏电阻检测到稿台玻璃温度大于额定值时，通过稿台玻璃温度控制电路输出一信号至主控制电路板。主控制电路板启动光学系统冷却风扇工作，直至稿台玻璃冷却。
五、如何判断由于光学系统故障所引起的复印质量下降
　　有缩小复印装置的复印机，可用改变复印倍率，取复印样品进行比较。如故障随着倍率变化，而同时变化，则故障可能由光学系统引起；如倍率变化，而故障不变，则故障可能由其它过程所引起。
　　无缩小复印装置的复印机，可将图像在光导体上显影后，立刻停机，然后小心取出光导体，观察表面上的显影图像，并与先前样品进行比较，如故障情况相同，则可能由光学系统所引起，但也有可能由于充电和显影所造成，这要根据故障情况来决定。

发布日期：2019/11/23

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