復印機的光學掃描系統(tǒng)

　　對原稿進行掃描曝光的光學系統(tǒng)稱為掃描系統(tǒng)，它包括稿臺玻璃、曝光燈、反光鏡及掃描架、掃描架位置檢測傳感器和鏡頭單元等。

　?。ㄒ唬陀C光學掃描系統(tǒng)類型

　　目前靜電復印機采用的掃描方式主要有原稿臺移動式狹縫曝光、稿臺移動光導纖維式曝光和反光鏡移動式狹縫曝光三種。所謂狹縫曝光就是在曝光時通過一條光帶照射原稿，并與感光鼓同步移動進行掃描曝光，在感光鼓上形成靜電潛像。

　　1.原稿臺移動式狹縫曝光

　　稿臺移動式掃描曝光系統(tǒng)是利用原稿臺玻璃的往復運動來完成圖像掃描的。其中曝光燈、鏡頭和反光鏡都是固定不動的，原稿臺與感光鼓的表面線速度保持同步移動或成一定比例移動。因此，這種掃描曝光方式具有光學系統(tǒng)結構簡單、體積小、成像清晰、準確等優(yōu)點，但此種機器對稿臺負荷能力較差，復印速度一般也較低，不能復印大重量的原稿，且工作空間較大，變倍檔次少。

　　2.稿臺移動光導纖維式曝光

　　光導纖維式光學系統(tǒng)是由兩排光導纖維互相交錯地疊在一起，采用光導纖維矩陣代替光學系統(tǒng)中的鏡頭和反光鏡，直接將原稿圖像的反射光線傳輸?shù)礁泄夤谋砻妫孕纬伸o電潛像。這種類型的復印機其特點是工作時稿臺移動；光導纖維不動，結構簡單，體積小，但不能變倍且分辨率較低。通常所用的光導纖維的直徑為1.1mm左右，纖維長度29.4mm。如舊型號的CanonNP—200復印機。

　　3.稿臺固定式曝光

　　稿臺固定式光學系統(tǒng)復印機是目前大部分靜電復印機采用的曝光方式，該曝光方式的過程是：在進行復印時原稿臺和成像鏡頭均固定不動，而*掃描反光鏡的移動速度總是和感光鼓表面線速度相等或成一定比例，第二掃描反光鏡以*掃描反光鏡移動速度的一半與*掃描反光鏡同向運動，并且*反光鏡至第四或第五反光鏡無論是在成像鏡頭的左邊還是右邊，都必須始終處于成像鏡頭的焦點上，即保持共軛距離不變。稿臺固定式復印機其特點是稿臺負荷能力較大，可復印較厚書籍，工作空間小，復印速度快等，但對于光學掃描裝置的移動準確度要求較高，要求掃描系統(tǒng)盡量輕，并且在運動過程中須保持平穩(wěn)，振動要小。理光FT—4085型復印機即為稿臺固定式。

　　（二）復印機掃描系統(tǒng)的構成

　　靜電復印機的掃描系統(tǒng)又分為光源部件和光路部件兩部分。光源部件主要由曝光燈、反射罩、光量調(diào)整板等組成。光路部件則主要包括稿臺玻璃、平面反光鏡和成像鏡頭。有的復印機為了光學部件不受色粉污染，在優(yōu)學和成像部件中間還設置有一防塵玻璃。

　　1.光源部件

　　在靜電復印機中，由于原稿是不發(fā)光的，因此必須使用一定的光學手段（光源或燈具）將原稿照亮，且滿足光導體表面所獲得的原稿反射光達到所需要的照度，這就需要用曝光燈來照射原稿，使感光鼓成像表面達到所需要的照度，以完成曝光任務，它一般安裝在反射罩中。對于曝光燈來說，其亮度與光譜特性必須與感光鼓的感光度、感色性等性能相匹配，才能達到理想的復印效果。

　　光源的種類很多，而且各項技術指標（如幾何尺寸、耗電量、發(fā)光效率、亮度、色溫等）也不相同。由于靜電復印機的光源，一般都是專用的復印燈具，而且燈具的各項技術指標必須和感光鼓的材料（光導體的感光度、感光性能等）相互匹配，這樣才有可能達到理想的復印效果。靜電復印機理想的光源應是耗電量少，發(fā)光效率高、溫度低、壽命長等。以上這些技術指標就目前的技術水平而言是可以達到的，但從實際應用來看，亮度和色溫的匹配關系則是較為突出的內(nèi)容。

　?。?）光源的亮度

　　作為光源的“燈”，要求發(fā)光強度大（即亮度高），發(fā)光效率高，這是為了使充電后的感光鼓表面經(jīng)過反射光照能夠形成足夠大電位差的靜電潛像。

　　各種不同類型的靜電復印機對光源（燈光）亮度的要求是根據(jù)光導體所需要的曝光量來確定的，而曝光量是由像面（光導體的感光膜層）、照度和曝光時間的乘積決定的，即：曝光量＝照度X曝光時間。靜電復印機的曝光時間是在設計和制造時就確定了的，是固定不變的，因此，照度足夠與否，直接影響著光導體表面上形成靜電潛像的質(zhì)量。影響照度的因素除了與光源燈具的發(fā)光強度有關以外，還與光線傳輸過程中所經(jīng)過的反光鏡和透鏡對光線的損失有關。如果曝光燈和反光鏡基本上是新的，照度為100％，經(jīng)過四次反光鏡反射后，達到光導層表面的照度只剩38.4—38.8％，若反光鏡有污染，則達到光導層的照度將受到相當程度的損失，從而影響靜電潛像的質(zhì)量。因此，不僅要求光源的亮度要足夠，而且光線傳輸系統(tǒng)要清潔，保障光線傳輸“暢通無阻”。

　　（2）光源的色溫

　　光源的色溫也就是曝光燈的色溫，即光源發(fā)光的波長范圍。曝光燈的色溫應當與光導體材料的光譜感光靈敏度相適應，它同原稿對光源的光波反射率等因素也有一定關系。由于感光材料對光譜的敏感程度不一樣，如有的光導材料對某幾種波長的光敏感，而對其它種波長的光可能不很敏感或不敏感，因此，要盡可能地選擇某種光導材料能大部分感受其所需要的某種波長的光，如ZnO感光材料對紅色光波不敏感，因此復印時對原稿上的紅色印章即能很好的表現(xiàn)出來，又如采用硒碲合金光導材料（硒鼓）對波長為400— 550nm的偏藍綠光最為敏感，如要復印偏色的原稿，選用發(fā)綠光的曝光光源，則可以使光源的效率得到很大的提高。所以，正確運用光源的光譜特性，確定光源應具有的色溫，會收到良好的曝光效果，為復印出高質(zhì)量的復印晶打好基礎。

　?。?）曝光燈的種類

　　目前靜電復印機常用的曝光燈有：高色溫分極發(fā)光鹵素燈、縫隙式高功率熒光燈。

　?、俑呱珳胤謽O發(fā)光鹵素燈

　　這種燈屬于熱光源，為目前大多數(shù)靜電復印機所采用， 光源成分近似日光燈，它是根據(jù)輻射和鹵鎢再生循環(huán)的工作原理制成的。電流通過燈絲 （鎢絲）時，靠電能加熱達到白熾狀態(tài)，發(fā)出很亮的光。這種燈的特點是比普通白熾燈發(fā)光效率高，壽命長，幾何尺寸小，且發(fā)光強度可按設計要求制作不均勻，發(fā)光強度可調(diào)。其缺點是工作溫度較高。鹵鎢燈是由銅箔、鎢絲、支架和石英玻璃管等組成。

　　由光學的基礎知識知道，當光線通過透鏡在傳播過程中，光線所經(jīng)過的路徑長短不同時，光的強度衰減也有所不同，由于光線的光路不同，所以照射到鼓面的光線強度也不同，由此可知鼓面上兩端的光線應為最弱，而中間部位的光線最強，然而鼓面的感光性能中間與兩端是一樣的，是均勻的，因此，將產(chǎn)生曝光不均勻的現(xiàn)象。選擇適當?shù)钠毓鉄艏纯苫窘鉀Q上述的因光路不同而造成的曝光不均的不足。

　　此外，由于溫度較高，因此一般都安裝有冷卻風扇和稿臺溫控裝置。該燈在使用時應注意：①燈與原稿之間的距離要適度，使原稿既能獲得*的照度，又不致于被烤壞；②使光源中心處于反射罩橢圓形弧面的焦點位置上；③使燈管和原稿平行，以保證對原稿的照度均勻；④將燈管的抽氣位置安置在側面。

　　②縫隙式高功率熒光燈

　　這種燈屬于冷光源 ，是一種較為先進和理想的復印機光源。在整個燈管長度上，有一條出光縫。管內(nèi)壁涂有一層反射材料（熒光粉），這樣相當于裝了一個凹面反光鏡，使該燈的發(fā)光強度得到很大提高。為了進一步增大該燈的定向光強，還在管壁與反射材料之間涂敷有一層反射層（二氟化鈦），同時為了防止因紫外線的照射使管壁發(fā)黑，影響發(fā)光強度，在出光縫部分還涂敷有一層二氧化錫。燈管內(nèi)兩端各有一用鎢絲繞制的燈絲，用以發(fā)射電子，管內(nèi)抽成真空后再充入一定量的氬氣和少量的水銀。工作時，管內(nèi)產(chǎn)生弧光放電并產(chǎn)生波長極短的紫外線，熒光粉吸收紫外線后發(fā)出呈近似日光的可見光。然后再經(jīng)過管壁反射材料的多次反射，從出光縫獲得強而集中的光來照射原稿。

　　熒光燈作為靜電復印機的曝光燈光源，具有發(fā)光效率高、發(fā)光均勻、輻射溫度低、不需冷卻裝置、耗電量小等特點。其缺點是發(fā)光強度較鹵鎢燈低。它的發(fā)光強度調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)光縫大小來實現(xiàn)的，即在光路上加一可產(chǎn)生光縫的裝置，使光縫的中間部分通過光線較少，而兩邊通過的光線較多。它是通過改變很多金屬疊加角度的大小來改變光縫的大?。愃朴谡障鄼C中的光圈調(diào)節(jié)）。

　?。?）反射罩

　　復印機通常將曝光燈置于一個聚光罩（反光腔或反光室）內(nèi)，反射罩多見于采用鹵素曝光燈作光源的光學系統(tǒng)中。這是因為在靜電復印機的光學系統(tǒng)中，由于光程長、反光鏡面多，對光能的損失極為嚴重。為解決此類問題和改進鹵素燈的光強分布，提高其光能利用率，通常還需要在曝光燈的后面加裝一聚光反射罩來提高曝光燈的光亮強度，理想的反射罩弧面其切面是橢圓形曲線，光源的中心應位于橢圓的一個焦點處，而另一個焦點應位于原稿之上（下）一定距離。根據(jù)橢圓的特性，此時自光源發(fā)出的光經(jīng)過反射罩而匯聚在原稿上，形成一條狹光帶，其寬度應大于光縫的*寬度。反射罩一般為鋁合金制成，其拋物面反射壁光潔度要好，通常還在其表面再鍍上透明的防酸鋁作保護層。在使用時，應將曝光燈的燈絲置于橢圓柱面的焦線上，以使曝光燈發(fā)出的光都能聚集反射到原稿上，提高原稿的照度。有的反射罩上還有配光調(diào)整板，其作用是遮住曝光燈的散射光，使其不得照射在感光鼓上。

　?。?）光量調(diào)整板

　　光量調(diào)整板是用來根據(jù)感光鼓的感光靈敏度對照射到原稿的曝光光量大小進行調(diào)整的，其位置一般可以移動并用螺釘固定。它是通過調(diào)節(jié)光源與原稿之間的光縫（相當于照相機的光圈）大小的方法來實現(xiàn)光量調(diào)整的。當光縫增大時，通光面積變大，曝光量就大；當光縫減小時，通光面積變小，曝光量就小。

　　2.光路部件

　?。?）稿臺玻璃

　　靜電復印機為了放置原稿，且能使光線照射到原稿并能反射，在原稿臺上裝有原稿玻璃。光線是由光源（曝光燈）出發(fā)透過原稿玻璃而后照射到原稿上，然后再經(jīng)過原稿將光線反射后再透過原稿玻璃把光線反射回來，經(jīng)過光學系統(tǒng)（反光鏡和鏡頭）而投射到已充好電荷的感光鼓上。因此，原稿玻璃應采用折射率小，透光率高的材料制成，且要求原稿玻璃應表面平整光滑，厚度均勻，無氣泡等缺陷，以減少光的損耗和影響成像質(zhì)量。

　?。?）反光鏡

　　為了縮小復印機的幾何尺寸和減輕機器重量，通常采用反光鏡以改變光軸的方向來縮小復印機的體積。

　　反光鏡分為兩種，一種是平面反光鏡，另一種是反射棱鏡。平面反光鏡具有結構簡單、成本低等優(yōu)點，但在長期的使用中，其鍍膜會損傷或變質(zhì)脫落，而反射棱鏡本身不需要鍍膜層，堅固耐用，壽命長，且反射率很高，但制造工藝和加工精度要求較高。

　　平面反光鏡是利用光的反光特性而制成的光學元件。在靜電復印機中，一般都采用外反射式平面反光鏡，它是在平板玻璃表面，用真空蒸鍍法鍍上一層銀、鋁或鉻等反光物質(zhì)制成的，平板玻璃在這里對反射膜只起到支撐體的作用。平面反光鏡在光學系統(tǒng)中的主要作用是用曲折光路來改變光束的前進方向和傳輸光像。由于平面反光鏡所生成的像和物上下不顛倒，但左右卻調(diào)換了，所以當要求復印的像和物完全相同時，就需要采用偶數(shù)塊平面反光鏡。因此在間接式靜電復印機的光學系統(tǒng)中，平面反光鏡的數(shù)量是偶數(shù)。平面反光鏡表面的平整度和光潔度對在感光鼓上形成的圖像質(zhì)量影響很大。

　　為了進一步提高平面反光鏡的反射能力，通常還在反光面涂層上交替蒸鍍低折射率物質(zhì)和高折射率物質(zhì)，形成增反膜以提高入射光的反射率，并增鍍二氧化硅等材料以形成鏡面保護膜。在使用中，平面反光鏡的反射面應朝向光路。如果裝反了，成像將會發(fā)生變形或重影。

　?。?）成像鏡頭

　　鏡頭是光學靜電成像系統(tǒng)的重要部分。它是將由原稿反射回來的光線按一定比例會聚，然后再經(jīng)反光鏡投射到感光鼓上，以獲得適當?shù)撵o電潛像。

　　成像鏡頭的成像亮度是中間亮，邊緣弱，光軸外的照度從中心到邊緣逐漸衰減。鏡頭的前焦距和后焦距相等，且固定不變。物距和像距可以根據(jù)縮放倍率的需要而改變。當物距和像距相等時，可獲得對原稿1：1的像，并且當物距等于2倍像距時，成像最清晰；當物距小于像距時，可獲得原稿放大的像；當物距大于像距時，可獲得原稿縮小的像。在靜電復印機中，之所以采用兩個或更多鏡片按一定要求組合而成的鏡組結構，是為了提高成像質(zhì)量和控制透鏡在成像中各參數(shù)的變化。鏡組結構一般比較復雜，各鏡片間距離精度要求很高，它們對成像的質(zhì)量影響較大。

　　焦距、相對孔徑和視場角是鏡頭的主要參數(shù)。常用的鏡頭焦距系列為：105、150、180、210、 250、280、300、350、400、450、500、600、700、900幾種。焦距的單位為毫米（mm）。焦距越長，鏡頭的物距和象距也相應的越長（即原稿到鏡頭和鏡頭到感光鼓的光線傳播距離也越長）。相對孔徑即鏡頭孔徑與焦距之比，通常用“F”數(shù)來標度。F數(shù)系列為3.5、4、4.5、5.6、 6.3、8和11等。F數(shù)的數(shù)值越大，則相對孔徑越?。ㄍ障鄼C鏡頭的光圈選擇相類似）。視場角也就是鏡頭能夠獲得清晰物像的視角范圍。通常視場角在45°～70°之間為常角，80°以上為廣角，45°以下為長焦距物鏡。

　　3.其它部件

　　在靜電復印機的光學系統(tǒng)中，除了以上主要的光學部件外，一般都還安裝有濾色鏡和冷卻風扇等。

　　1.濾色鏡

　　靜電復印機使用的感光鼓因其光譜響應特性的差異，對顏色的感色性是各不相同的。雖然在靜電復印機中盡量使用了與感光鼓的光譜特性相匹配的曝光光源，但總不能達到全色的光譜響應，始終存在對某種特定的顏色感色性差的問題。這樣，就有必要進行補色以達到全色的光譜響應。濾色鏡就是對感光鼓感色性差進行補色的器件。它一般采用顏色玻璃濾色和多層干涉膜濾色等方法。其具體應用如下：

　?。?）光源預先濾色，即在曝光光源前面加裝濾色鏡預先進行濾色。

　?。?）鏡頭濾色膜濾色，即在鏡頭的某一面上加多層干涉膜或濾色鏡進行濾色。

　?。?）在反光鏡的反射面上鍍一層感光鼓所需補色的特定顏色的涂層，使反光鏡能反射這種特定的光譜，即具有特定的光譜特性，以達到濾色的目的。

　　2.冷卻風扇

　　靜電復印機采用的鹵素燈，雖然亮度強，光效高，但這種燈管釋放出的熱量很大，易產(chǎn)生高溫使原稿臺玻璃炸裂或使機內(nèi)溫度升高，影響感光鼓的物理特性。因此須加裝風扇進行散熱冷卻。冷卻風扇在靜電復印機的每個復印周期轉動，將機外的冷風送至光學腔內(nèi)，然后從頂蓋或側蓋將光學腔內(nèi)的熱空氣排出。（*易修網(wǎng)復印機維修）

　　（三）復印機掃描系統(tǒng)的控制

　　1.掃描系統(tǒng)的驅(qū)動控制方式

　　在靜電復印機中，掃描裝置的驅(qū)動（換向和速度）控制主要是通過直流驅(qū)動電路控制電磁離合器或直流電機來實現(xiàn)的。

　?。?）電磁離合器控制方式

　　使用電磁離合器實現(xiàn)驅(qū)動控制的靜電復印機，在掃描裝置（曝光燈或原稿臺）需要掃描移動時，控制電路根據(jù)不同的復印倍率（在固定倍率情況下）輸出相應的信號去控制電磁離合器的相應齒輪，將牽引曝光燈（或原稿臺）的鋼絲繩驅(qū)動轉盤與主電機帶動的主驅(qū)動鏈連接，從而實現(xiàn)掃描裝置的變速和換向控制。

　　當掃描裝置正向掃描移動時，光學系統(tǒng)的驅(qū)動軸靠向主傳動鏈正向轉動的齒輪。掃描裝置返回時，驅(qū)動軸則靠向反向轉動的齒輪。在變倍復印時，掃描裝置移動的速度會因復印倍率的不同而發(fā)生變化。當縮小復印時，掃描裝置移動的速度要加快，因此掃描裝置的驅(qū)動軸靠向齒數(shù)較多的驅(qū)動齒輪；反之，當放大復印時，掃描裝置移動的速度要放慢，驅(qū)動軸靠向齒數(shù)較少的驅(qū)動齒輪。

　　（2）直流電機控制方式

　　使用直流電機來控制掃描器（或原稿臺）的變速和換向的靜電復印機，由專門的控制電路通過改變加在直流電機上的工作電壓的極性來改變轉動的方向，并且通過改變直流電機轉速變化所要求的基準信號頻率來控制直流電機的轉速。控制電路通常是通過電機啟動、轉動速度、正轉和反轉四種控制信號來控制直流電機以一定的轉速正轉或反轉，從而帶動掃描裝置正向移動或反向移動的。

　　2.掃描系統(tǒng)的定位控制

　　靜電復印機一般采用光電、微動或干簧開關等傳感器來檢測掃描裝置（曝光燈或原稿臺）的行程，并通過控制電路驅(qū)動電磁離合器或直流電機來實現(xiàn)定位控制的。通常，掃描裝置的行程上至少有三個傳感開關：*個位于掃描裝置的起點位置，用作原位檢測；第二個位于行程中間部位，用作對位檢測；第三個在掃描裝置行程的終點位置，用作回位檢測。當掃描裝置到達相應的位置時就會觸發(fā)這些行程開關，使它們產(chǎn)生相應的位置檢測信號?？刂齐娐穭t根據(jù)這些檢測信號來控制掃描裝置正向掃描移動和回位移動。

　　當曝光掃描時，靜電復印機首先檢測掃描裝置原位檢測信號，如果掃描裝置不在起始位置，控制電路則控制返回離合器或掃描電機動作，使掃描裝置返回到起始位置。如果掃描裝置已在起始位置則控制掃描裝置進行正向掃描。隨后，當靜電復印機檢測到對位檢測信號時，則控制對位輥將復印紙送出，實現(xiàn)復印過程的對位控制。*當檢測到掃描裝置回位檢測信號后，靜電復印機控制掃描裝置反向掃描返回原位。