專利名稱：激光高溫炭化紙張打印方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種通過高溫激光對(duì)打印紙著色局部進(jìn)行加熱，使之炭化變色，實(shí)現(xiàn)黑白打印效果的打印技術(shù)方法。
背景技術(shù)：
目前，商業(yè)化的打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)大概有針式、噴墨、熱升華、激光等幾種打印方式。無論是上述的哪一種方式，都要通過有色的顏料的附著來實(shí)現(xiàn)所需的打印效果。其中，針式打印機(jī)的噪音大，噴墨、熱升華和激光打印機(jī)的打印耗材比較昂貴，由于各種打印技術(shù)各有所長，因此，存在目前在市場和應(yīng)用中各種類型打印機(jī)長期并存的現(xiàn)象。
現(xiàn)有激光打印機(jī)的核心技術(shù)就是所謂的電子成像技術(shù)，這種技術(shù)結(jié)合了影像學(xué)與電子學(xué)的原理和技術(shù)以生成圖像，核心部件是一個(gè)可以感光的硒鼓。激光發(fā)射器所發(fā)射的激光照射在一個(gè)棱柱形反射鏡上，隨著反射鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)，光線從硒鼓的一端到另一端依次掃過(中途有各種聚焦透鏡，使掃描到硒鼓表面的光點(diǎn)非常小)，硒鼓以1/300英寸或1/600英寸的步幅轉(zhuǎn)動(dòng)，掃描又在接下來的一行進(jìn)行。硒鼓是一只表面涂覆了有機(jī)材料的圓筒，預(yù)先帶有電荷，當(dāng)有光線照射時(shí)，受到照射的部位會(huì)發(fā)生電阻的變化。計(jì)算機(jī)所發(fā)送來的數(shù)據(jù)信號(hào)控制著激光的發(fā)射，掃描在硒鼓表面的光線不斷變化，有的地方受到照射，電阻變小，電荷消失，也有的地方?jīng)]有光線射到，仍保留有電荷，最終，硒鼓表面就形成了由電荷組成的潛影。而墨粉是一種帶電荷的細(xì)微塑料顆粒，其電荷與硒鼓表面的電荷極性相反，當(dāng)帶有電荷的硒鼓表面經(jīng)過顯影輥時(shí)，有電荷的部位就吸附了墨粉顆粒，潛影就變成了真正的影像。硒鼓轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，另一組傳動(dòng)系統(tǒng)將打印紙送進(jìn)來，經(jīng)過一組電極，打印紙帶上了與硒鼓表面極性相同但強(qiáng)得多的電荷，隨后紙張經(jīng)過帶有墨粉的硒鼓，硒鼓表面的墨粉被吸引到打印紙上，圖像就在紙張表面形成了。此時(shí)，墨粉和打印機(jī)僅僅是靠電荷的引力結(jié)合在一起，在打印紙被送出打印機(jī)之前，經(jīng)過高溫加熱，塑料質(zhì)的墨粉被熔化，在冷卻過程中固著在紙張表面。將墨粉傳給打印紙之后，硒鼓表面繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過一個(gè)清潔器，將剩余的墨粉去掉，以便進(jìn)入下一個(gè)打印循環(huán)。硒鼓、墨粉等打印耗材比較昂貴。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種全新的可以實(shí)現(xiàn)黑白打印零耗材打印的打印方法及機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種激光高溫炭化紙張打印方法，采用高溫激光對(duì)普通植物纖維紙張照射，使紙張局部溫度升高，纖維發(fā)生炭化、變色，進(jìn)行打印。
本發(fā)明還有這樣一些技術(shù)特征1、所述的激光打印時(shí)打印頭包括一個(gè)或一組激光發(fā)射器，通過一束或多束激光對(duì)打印紙張進(jìn)行加熱。
本發(fā)明通過高溫激光對(duì)普通植物纖維紙張照射，使紙張局部溫度升高，纖維發(fā)生炭化、變色，從而顯現(xiàn)出打印效果，省去了墨粉步驟，同時(shí)該技術(shù)還可以通過多束激光同時(shí)在多個(gè)指定打印部位并行工作，來達(dá)到提高打印速度的目的。本發(fā)明基于激光高溫炭化紙張打印技術(shù)的工作方式，應(yīng)用于打印設(shè)備的設(shè)計(jì)中可以達(dá)到無耗材打印的目的。從而實(shí)現(xiàn)黑白打印零耗材的目的。
本發(fā)明可以使用一種激光高溫炭化紙張打印機(jī)構(gòu)，它包括輸紙機(jī)構(gòu)、打印狀態(tài)傳感機(jī)構(gòu)、激光打印頭、連接激光打印頭的激光頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和設(shè)置于激光打印頭和打印紙之間的過熱保護(hù)機(jī)構(gòu)，激光打印頭由激光發(fā)射器和激光控制電路組成；激光頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)及齒輪減速裝置，過熱保護(hù)機(jī)構(gòu)由耐高溫材料制成，打印狀態(tài)傳感機(jī)構(gòu)包括有紙盡傳感機(jī)構(gòu)、原始位置傳感機(jī)構(gòu)和計(jì)時(shí)傳感機(jī)構(gòu)。
其基本結(jié)構(gòu)與針式打印機(jī)大致相同，但是其打印頭為可以發(fā)射高溫激光的激光發(fā)射裝置。其原理為主機(jī)送來的代碼，經(jīng)過打印機(jī)輸入接口電路的處理后送至打印機(jī)的主控電路，在控制程序的控制下，產(chǎn)生字符或圖形的編碼，驅(qū)動(dòng)激光打印頭燒灼出一列的點(diǎn)陣圖形，同時(shí)字車橫向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生列間距或字間距，再打印下一列，逐列進(jìn)行打印；一行打印完畢后，啟動(dòng)走紙機(jī)構(gòu)進(jìn)紙，產(chǎn)生行距，繼續(xù)打印下一行；上述過程反復(fù)進(jìn)行，直到打印完畢。
在激光頭發(fā)出激光燒灼點(diǎn)陣時(shí)，為了防止紙張被過度燒灼，在燒灼一個(gè)點(diǎn)已經(jīng)完成或者激光頭在移動(dòng)時(shí)，有過熱保護(hù)機(jī)構(gòu)伸出，擋在激光頭和紙張之間，阻止激光繼續(xù)燒灼那個(gè)點(diǎn)或者在不該燒灼的地方進(jìn)行燒灼。
具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明本實(shí)施例包括輸紙機(jī)構(gòu)、打印狀態(tài)傳感機(jī)構(gòu)、激光打印頭、連接激光打印頭的激光頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和設(shè)置于激光打印頭和打印紙之間的過熱保護(hù)機(jī)構(gòu)。
(1)激光頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)利用步進(jìn)電機(jī)及齒輪減速裝置，由同步齒輪帶動(dòng)激光頭作橫向運(yùn)動(dòng)；(2)激光打印頭即印字機(jī)構(gòu)，它是成字部件，由若干個(gè)激光發(fā)射器和激光控制電路組成；(3)過熱保護(hù)機(jī)構(gòu)由耐高溫材料制成，位于激光打印頭和打印紙之間。在機(jī)構(gòu)伸出的時(shí)候可以起到阻隔激光的作用，防止激光過度燒灼打印紙。
(4)輸紙機(jī)構(gòu)輸紙機(jī)構(gòu)是驅(qū)動(dòng)打印紙沿縱向移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)換行的機(jī)構(gòu)。
(5)打印狀態(tài)傳感機(jī)構(gòu)有紙盡傳感機(jī)構(gòu)、原始位置傳感機(jī)構(gòu)和計(jì)時(shí)傳感機(jī)構(gòu)。
以上裝置除了激光打印頭外，與針式打印裝置基本一致。
其中，過熱保護(hù)機(jī)構(gòu)包括溫度控制器(熱敏電阻)和熱保護(hù)器(熱敏開關(guān))，激光打印機(jī)溫度控制的方法大部分采用熱感應(yīng)方式，用小型熱敏電阻與激光打印頭接觸，感知溫度，再由邏輯電路控制激光打印頭的開與關(guān)，在機(jī)構(gòu)伸出的時(shí)候可以起到阻隔激光的作用，防止激光過度燒灼打印紙。熱敏電阻的性能是外部溫度越高，熱敏電阻的阻值越低。同時(shí)設(shè)有節(jié)電功能(睡眠方式)，如果在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)沒有打印，主邏輯電路就會(huì)控制加熱器進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)，使激光打印頭表面溫度保持在165℃左右。這樣控制一方面可以節(jié)省電能消耗，另一方面，當(dāng)再次啟動(dòng)打印作業(yè)時(shí)，可以縮短預(yù)熱等待的時(shí)間(進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)的時(shí)間是可以設(shè)定的)。
為防止激光打印機(jī)內(nèi)的溫度無限制地升高，燒灼打印紙，在電路中串聯(lián)了一只熱保護(hù)器(熱敏開關(guān))，熱敏開關(guān)內(nèi)部有一組長閉觸點(diǎn)和一個(gè)鈦金屬片及撞稈。鈦是一種記憶性金屬材料，假如溫控電路失控，當(dāng)激光打印頭表面溫度超過設(shè)定溫度時(shí)，鈦金屬受熱收縮變形，壓迫撞桿斷開常閉觸點(diǎn)，切斷電路起到保護(hù)加熱器作用。當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，鈦金屬恢復(fù)原記憶狀態(tài)，常閉觸點(diǎn)關(guān)閉，電路接通。另外也可以采用熔斷性保護(hù)器，原理類似于電流保險(xiǎn)絲。
激光打印時(shí)打印頭包括一個(gè)或一組激光發(fā)射器，采用高溫激光對(duì)普通植物纖維紙張照射，使紙張局部溫度升高，纖維發(fā)生炭化、變色，進(jìn)行打印。
激光掃描是用來產(chǎn)生非常小的高精度光點(diǎn)，用于高質(zhì)量的文字及圖像的印刷，常用的激光掃描系統(tǒng)工作原理是在工作物質(zhì)兩端設(shè)置兩塊相互平行的反射鏡(柵極)，這兩塊反射鏡之間構(gòu)成了一個(gè)諧振腔。諧振腔的一塊反射鏡為全反射鏡，另一塊為半反射鏡，當(dāng)工作物質(zhì)受激，原子自發(fā)輻射的光子在諧振腔內(nèi)不斷地來回反射，輻射出的光子不斷增加。當(dāng)諧振腔內(nèi)疊加的光子增加到一定量時(shí)，就會(huì)穿透半反射的反射鏡面發(fā)出一束非常強(qiáng)的光，這就是激光。這樣發(fā)出的光束非常集中，幾乎沒有散射，只要利用控制技術(shù)將光波波長控制在可以滿足激光打印需要的一定范圍內(nèi)即可。
現(xiàn)代所用的半導(dǎo)體激光器，通常采用激光二極管，它的原理與普通的二極管極為相似，如都有一對(duì)PN結(jié)，當(dāng)電壓和電流加到激光二極管上時(shí)，P型半導(dǎo)體材料中的空穴和N型材料中的自由電子產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，PN結(jié)處載流子的密度增加非常大，自由電子和空穴重新復(fù)合，因而產(chǎn)生受激輻射，釋放出具有激光特性的光子，由激光器諧振腔內(nèi)的反射鏡反射，透過激光孔和孔內(nèi)聚焦鏡，射出激光束。
從激光的產(chǎn)生可以看出，一條激光束只包括一種主要波長的光線，它是單色的。每一條光線都沿一個(gè)方向傳播，以相互疊加的方式結(jié)合，稱之為″相干性″。這個(gè)特性使激光以一條極細(xì)的光束射到一個(gè)靶上，而幾乎沒有散射。而每條激光束就像槍膛里射出的子彈，每顆子彈只能在靶上打一個(gè)孔。如果要打出一個(gè)″一″字，就要射出很多的子彈，沿″一″字方向打出很多的孔，形成一個(gè)″一″字點(diǎn)的橫向排列，即″點(diǎn)陣排列″，是″點(diǎn)陣圖像″的技術(shù)基礎(chǔ)。
圖文信息亦是由點(diǎn)陣組成。印刷質(zhì)量要求越高，組成一個(gè)字符的點(diǎn)陣亦越多。激光掃描的點(diǎn)陣形成有四種方法。單線掃描將一行字符的每一行的點(diǎn)陣信息，送至掃描器中進(jìn)行掃描，為單線掃描。多線順序偏轉(zhuǎn)掃描高頻信號(hào)發(fā)生器依次產(chǎn)生9個(gè)不同的頻率，依據(jù)布雷格衍射原理，它們在偏轉(zhuǎn)調(diào)制器中會(huì)產(chǎn)生9條偏轉(zhuǎn)角不同的掃描線，接著轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)一個(gè)微小角度，掃描出從左至右的點(diǎn)陣信息。由于這種方法只需轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)過一個(gè)微小的角度，它相當(dāng)于單線掃描方法的1/132，即可形成1個(gè)字，故又稱小光柵掃描。多線同時(shí)偏轉(zhuǎn)掃描是指在高頻驅(qū)動(dòng)電路中同時(shí)產(chǎn)生9個(gè)不同的頻率，經(jīng)合成后送至偏轉(zhuǎn)調(diào)制器中。多線同時(shí)偏轉(zhuǎn)多次掃描這種方法與多線同時(shí)偏轉(zhuǎn)掃描屬同一類，只是從1個(gè)字符的形成上有所區(qū)別。即在掃描高點(diǎn)陣字符時(shí)，一個(gè)完整的字符是分成多次掃描完成的。圖形信息的點(diǎn)陣形成與字符的點(diǎn)陣形成基本相似。
同時(shí)激光頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、輸紙機(jī)構(gòu)和打印狀態(tài)傳感機(jī)構(gòu)均采用現(xiàn)有已知技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)，這里就不一一贅述。
權(quán)利要求
1.一種激光高溫炭化紙張打印方法，其特征在于采用高溫激光對(duì)普通植物纖維紙張照射，使紙張局部溫度升高，纖維發(fā)生炭化、變色，進(jìn)行打印。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光高溫炭化紙張打印方法，其特征在于所述的激光打印打印頭包括一個(gè)或一組激光發(fā)射器，通過一束或多束激光對(duì)打印紙張進(jìn)行加熱。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種全新的可以實(shí)現(xiàn)黑白打印零耗材打印的打印方法。它是采用高溫激光對(duì)普通植物纖維紙張照射，使紙張局部溫度升高，纖維發(fā)生炭化、變色，進(jìn)行打??；打印機(jī)構(gòu)包括輸紙機(jī)構(gòu)、打印狀態(tài)傳感機(jī)構(gòu)、激光打印頭、連接激光打印頭的激光頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和設(shè)置于激光打印頭和打印紙之間的過熱保護(hù)機(jī)構(gòu)，激光打印頭由激光發(fā)射器和激光控制電路組成；激光頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)及齒輪減速裝置，過熱保護(hù)機(jī)構(gòu)由耐高溫材料制成，打印狀態(tài)傳感機(jī)構(gòu)包括有紙盡傳感機(jī)構(gòu)、原始位置傳感機(jī)構(gòu)和計(jì)時(shí)傳感機(jī)構(gòu)。
文檔編號(hào)B41J2/435GK101045410SQ2007100718
公開日2007年10月3日 申請日期2007年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月6日
發(fā)明者姚念民, 趙秀麗 申請人:哈爾濱工程大學(xué)