CN101045410A - 激光高温炭化纸张打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全新的可以实现黑白打印零耗材打印的打印方法。它是采用高温激光对普通植物纤维纸张照射，使纸张局部温度升高，纤维发生炭化、变色，进行打印；打印机构包括：输纸机构、打印状态传感机构、激光打印头、连接激光打印头的激光头驱动机构和设置于激光打印头和打印纸之间的过热保护机构，激光打印头由激光发射器和激光控制电路组成；激光头驱动机构包括步进电机及齿轮减速装置，过热保护机构由耐高温材料制成，打印状态传感机构包括有纸尽传感机构、原始位置传感机构和计时传感机构。

Description

激光高温炭化纸张打印方法

(一)技术领域

本发明涉及的是一种通过高温激光对打印纸着色局部进行加热，使之炭化变色，实现黑白打印效果的打印技术方法。

(二)背景技术

目前，商业化的打印机、复印机、传真机大概有针式、喷墨、热升华、激光等几种打印方式。无论是上述的哪一种方式，都要通过有色的颜料的附着来实现所需的打印效果。其中，针式打印机的噪音大，喷墨、热升华和激光打印机的打印耗材比较昂贵，由于各种打印技术各有所长，因此，存在目前在市场和应用中各种类型打印机长期并存的现象。

现有激光打印机的核心技术就是所谓的电子成像技术，这种技术结合了影像学与电子学的原理和技术以生成图像，核心部件是一个可以感光的硒鼓。激光发射器所发射的激光照射在一个棱柱形反射镜上，随着反射镜的转动，光线从硒鼓的一端到另一端依次扫过(中途有各种聚焦透镜，使扫描到硒鼓表面的光点非常小)，硒鼓以1/300英寸或1/600英寸的步幅转动，扫描又在接下来的一行进行。硒鼓是一只表面涂覆了有机材料的圆筒，预先带有电荷，当有光线照射时，受到照射的部位会发生电阻的变化。计算机所发送来的数据信号控制着激光的发射，扫描在硒鼓表面的光线不断变化，有的地方受到照射，电阻变小，电荷消失，也有的地方没有光线射到，仍保留有电荷，最终，硒鼓表面就形成了由电荷组成的潜影。而墨粉是一种带电荷的细微塑料颗粒，其电荷与硒鼓表面的电荷极性相反，当带有电荷的硒鼓表面经过显影辊时，有电荷的部位就吸附了墨粉颗粒，潜影就变成了真正的影像。硒鼓转动的同时，另一组传动系统将打印纸送进来，经过一组电极，打印纸带上了与硒鼓表面极性相同但强得多的电荷，随后纸张经过带有墨粉的硒鼓，硒鼓表面的墨粉被吸引到打印纸上，图像就在纸张表面形成了。此时，墨粉和打印机仅仅是靠电荷的引力结合在一起，在打印纸被送出打印机之前，经过高温加热，塑料质的墨粉被熔化，在冷却过程中固着在纸张表面。将墨粉传给打印纸之后，硒鼓表面继续旋转，经过一个清洁器，将剩余的墨粉去掉，以便进入下一个打印循环。硒鼓、墨粉等打印耗材比较昂贵。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种全新的可以实现黑白打印零耗材打印的打印方法及机构。

本发明的目的是这样实现的：一种激光高温炭化纸张打印方法，采用高温激光对普通植物纤维纸张照射，使纸张局部温度升高，纤维发生炭化、变色，进行打印。

本发明还有这样一些技术特征：

1、所述的激光打印时打印头包括一个或一组激光发射器，通过一束或多束激光对打印纸张进行加热。

本发明通过高温激光对普通植物纤维纸张照射，使纸张局部温度升高，纤维发生炭化、变色，从而显现出打印效果，省去了墨粉步骤，同时该技术还可以通过多束激光同时在多个指定打印部位并行工作，来达到提高打印速度的目的。本发明基于激光高温炭化纸张打印技术的工作方式，应用于打印设备的设计中可以达到无耗材打印的目的。从而实现黑白打印零耗材的目的。

本发明可以使用一种激光高温炭化纸张打印机构，它包括：输纸机构、打印状态传感机构、激光打印头、连接激光打印头的激光头驱动机构和设置于激光打印头和打印纸之间的过热保护机构，激光打印头由激光发射器和激光控制电路组成；激光头驱动机构包括步进电机及齿轮减速装置，过热保护机构由耐高温材料制成，打印状态传感机构包括有纸尽传感机构、原始位置传感机构和计时传感机构。

其基本结构与针式打印机大致相同，但是其打印头为可以发射高温激光的激光发射装置。其原理为：主机送来的代码，经过打印机输入接口电路的处理后送至打印机的主控电路，在控制程序的控制下，产生字符或图形的编码，驱动激光打印头烧灼出一列的点阵图形，同时字车横向运动，产生列间距或字间距，再打印下一列，逐列进行打印；一行打印完毕后，启动走纸机构进纸，产生行距，继续打印下一行；上述过程反复进行，直到打印完毕。

在激光头发出激光烧灼点阵时，为了防止纸张被过度烧灼，在烧灼一个点已经完成或者激光头在移动时，有过热保护机构伸出，挡在激光头和纸张之间，阻止激光继续烧灼那个点或者在不该烧灼的地方进行烧灼。

(四)具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

本实施例包括：输纸机构、打印状态传感机构、激光打印头、连接激光打印头的激光头驱动机构和设置于激光打印头和打印纸之间的过热保护机构。

(1)激光头驱动机构

该机构利用步进电机及齿轮减速装置，由同步齿轮带动激光头作横向运动；

(2)激光打印头

即印字机构，它是成字部件，由若干个激光发射器和激光控制电路组成；

(3)过热保护机构

由耐高温材料制成，位于激光打印头和打印纸之间。在机构伸出的时候可以起到阻隔激光的作用，防止激光过度烧灼打印纸。

(4)输纸机构

输纸机构是驱动打印纸沿纵向移动以实现换行的机构。

(5)打印状态传感机构

有纸尽传感机构、原始位置传感机构和计时传感机构。

以上装置除了激光打印头外，与针式打印装置基本一致。

其中，过热保护机构包括温度控制器(热敏电阻)和热保护器(热敏开关)，激光打印机温度控制的方法大部分采用热感应方式，用小型热敏电阻与激光打印头接触，感知温度，再由逻辑电路控制激光打印头的开与关，在机构伸出的时候可以起到阻隔激光的作用，防止激光过度烧灼打印纸。热敏电阻的性能是外部温度越高，热敏电阻的阻值越低。同时设有节电功能(睡眠方式)，如果在设定的时间内没有打印，主逻辑电路就会控制加热器进入节电状态，使激光打印头表面温度保持在165℃左右。这样控制一方面可以节省电能消耗，另一方面，当再次启动打印作业时，可以缩短预热等待的时间(进入节电状态的时间是可以设定的)。

为防止激光打印机内的温度无限制地升高，烧灼打印纸，在电路中串联了一只热保护器(热敏开关)，热敏开关内部有一组长闭触点和一个钛金属片及撞秆。钛是一种记忆性金属材料，假如温控电路失控，当激光打印头表面温度超过设定温度时，钛金属受热收缩变形，压迫撞杆断开常闭触点，切断电路起到保护加热器作用。当温度低于设定温度时，钛金属恢复原记忆状态，常闭触点关闭，电路接通。另外也可以采用熔断性保护器，原理类似于电流保险丝。

激光打印时打印头包括一个或一组激光发射器，采用高温激光对普通植物纤维纸张照射，使纸张局部温度升高，纤维发生炭化、变色，进行打印。

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，只要利用控制技术将光波波长控制在可以满足激光打印需要的一定范围内即可。

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，称之为″相干性″。这个特性使激光以一条极细的光束射到一个靶上，而几乎没有散射。而每条激光束就像枪膛里射出的子弹，每颗子弹只能在靶上打一个孔。如果要打出一个″一″字，就要射出很多的子弹，沿″一″字方向打出很多的孔，形成一个″一″字点的横向排列，即″点阵排列″，是″点阵图像″的技术基础。

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，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1/132，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。

同时激光头驱动机构、输纸机构和打印状态传感机构均采用现有已知技术即可实现，这里就不一一赘述。

Claims (2)

1、一种激光高温炭化纸张打印方法，其特征在于采用高温激光对普通植物纤维纸张照射，使纸张局部温度升高，纤维发生炭化、变色，进行打印。

2、根据权利要求1所述的激光高温炭化纸张打印方法，其特征在于所述的激光打印打印头包括一个或一组激光发射器，通过一束或多束激光对打印纸张进行加热。