复印机的光学扫描系统

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复印机是常用办公设备，它集光学技术、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。光学系统是静电复印机的重要组成部分，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)。 （2）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。（3）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。