【導(dǎo)讀】激光技術(shù)出現(xiàn)于60年代，真正投入實際應(yīng)用始于70年代初期。半導(dǎo)體激光器隨之誕生，高靈敏。以美國、日本為代表的科研人員，在靜電復(fù)印機(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合了激。光技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)，相繼研制出半導(dǎo)體激光打印機(jī)。速度快、無噪音，所以很快得到了廣泛應(yīng)用。每分鐘8頁，打印精度為600DP1。其中惠普公司的分辨率增強(qiáng)技術(shù)（Resolution. 印機(jī)；高速激光打印機(jī)。松下、理光等系列。近年來我國的聯(lián)想公司和方正公司也相繼生產(chǎn)出了適用的激光打。印機(jī)，并也占據(jù)了一些市場份額。

　　

【正文】 板刮入廢粉收集倉內(nèi)。與刮板相對的位置上還有一個止回片，以防止清潔后廢 粉的飛出。由于橡膠刮板始終與感光鼓剪切并具有一定壓力，會造成感光鼓表面的磨損，在 刮板刃部涂有潤滑粉。如果清潔刮板刀刃有損傷， 殘留在感光鼓表面的墨粉便不能被徹底清 除，使下一個打印周期的圖像重疊而產(chǎn)生不良的打印效果。 在打印機(jī)過程中，也可能發(fā)生熔化墨粉顆粒粘附到刮板刀刃上的現(xiàn)象，長久下去粘附 物會刮傷感光鼓的光導(dǎo)層，使感光鼓報廢。 毛刷清潔 毛刷清潔，就是利用旋轉(zhuǎn)的輥筒毛刷，對感光鼓表面殘留墨粉進(jìn)行清潔，把殘留墨粉 掃除，抖落到廢粉收集倉內(nèi)。毛刷一般用人造纖維制作，在旋轉(zhuǎn)時與感光鼓磨擦掃除殘留 墨粉，同時利用磨擦產(chǎn)生的靜電吸附殘留墨粉，使墨粉不致飛揚而污染打印機(jī)其他部件。 使用毛刷清掃的方式由于對感光鼓的表面磨損小，所以 可延長感光鼓的使用壽命。 廢粉收集倉 廢粉收集倉就是回收清潔殘留墨粉裝置。收集后的墨粉一般情況下不再利用。因為， 收集后的墨粉中會有很多的雜質(zhì)，會影響到打印質(zhì)量，也有些打印機(jī)采用循環(huán)墨粉的使用方 式。被刮除的墨粉由一個螺旋送粉裝置送回到供粉倉內(nèi)，循環(huán)使用。機(jī)電一體化產(chǎn)品激光打印機(jī)系統(tǒng)分析 18 但使用一段時間后，新 粉的補充量不足或新舊粉不能充分混合，打印質(zhì)量會下降很多。 11 機(jī)械傳動系統(tǒng) 打印過程中紙張的傳送由電子控制系統(tǒng)控制機(jī)械裝置完成傳遞動作。其中包括傳動齒 輪、光電感應(yīng)器的遮擋杠桿和搓紙輪的動作。機(jī)械傳動系統(tǒng)，因機(jī) 型不同，結(jié)構(gòu)有所差別， 但工作原理基本一致。高檔機(jī)型機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜一些。如中檔以下的一般無 打印紙對 齊 裝置，而高檔機(jī)除有此裝置以外，還有 進(jìn)紙卷取器 和 出紙卷取器 。多個卷取裝 置，可使打印紙的傳輸更加平穩(wěn)，也會減少 卡紙 現(xiàn)象。機(jī)械傳動系統(tǒng)主要是各部件之 間的齒輪傳遞，較為直觀不。下面講講機(jī)電器件的機(jī)械傳遞動作是如何完成的。 吸引式電磁離合器 惠普系列打印機(jī)的送紙裝置，就是采用吸引電磁離合器控制進(jìn)紙凸輪的止動與旋轉(zhuǎn)， 來完成紙張輸送。當(dāng)電磁鐵接受控制電路的信號電壓，電磁鐵線圈有電流流過，產(chǎn)生電磁場 吸合銜鐵，凸輪釋放，由傳動齒輪帶動搓紙輪一同轉(zhuǎn)動，搓紙輪表面有橡膠層，隨著搓紙輪 旋轉(zhuǎn)，凸輪前緣帶動一張打印紙進(jìn)入打印通道。 摩擦式電磁離合器 惠普、佳能，愛普生等系列高檔機(jī)型打印機(jī)的送紙裝置，多采用磨擦式電磁離合器，直 接帶動搓紙輪、紙對齊輪送紙。它的工作原理是：當(dāng)電流信號流過電磁離合器內(nèi)部線圈產(chǎn)生 電場，離合器中間的聯(lián)動 *被推向聯(lián)軸器一端，兩片磨擦片產(chǎn)生磨擦止動，由撥 *帶動搓紙 輪旋轉(zhuǎn)將打印紙送入打印機(jī)內(nèi)的 紙對齊輥 前沿并使打印紙稍微弓起，打印紙與對齊輥對 齊。此時，對齊輥不 轉(zhuǎn)動，當(dāng)對齊輥離合器接受命令旋轉(zhuǎn)，就將打印紙送入打印通道（磨擦 式電磁離合器的搓紙輪是圓形而不是凸輪形狀）。 傳感器 光電傳感器是由一個發(fā)光二極管和光敏二極管分別裝到兩個密封小盒子內(nèi)。在兩支二 極管相對位置，各有一個感應(yīng)窗。平時 2 個窗中間有一個杠桿遮擋片，遮擋發(fā)光二極管的 光束。光敏二極管不受光，也就不能導(dǎo)通，邏輯電路也不工作。當(dāng)運動中的打印紙把光電 感應(yīng)器中間的遮擋片杠桿撞開時，發(fā)光二極管的光束射向光敏二極管，光敏二極管受光導(dǎo)通 ，通知邏輯控制電路發(fā)出指令，以控制打印機(jī)下一個機(jī)電一體化產(chǎn)品激光打印機(jī)系統(tǒng)分析 19 時段的工作。激光打印 機(jī)的打印紙感應(yīng) 器、送紙感應(yīng)器、出紙感應(yīng)器都采用光電傳感器。它是主控電路的邏輯控制器件，用來實現(xiàn) 打印工作的時序控制。如果在打印工作中的規(guī)定時段內(nèi)，沒有感應(yīng)到應(yīng)有的動作，邏輯電 路立即向主控電路發(fā)出一個 終止 信息，使打印機(jī)停止工作，同時顯示面板也會顯示出 錯誤 信息，等待檢查或維修。 12 電子控制系統(tǒng) 激光打印機(jī)所有裝置的運行、 *一個控制系統(tǒng)實現(xiàn)，這個系統(tǒng)稱之為 電子控制系統(tǒng) 。 不同機(jī)型的控制系統(tǒng)有所不同，但工作原理基本相同。電子控制系統(tǒng)主要由以下幾部 分組成。 供電電路 為打印機(jī)各部分提 供控制電壓。供電電路由 220V 交流電經(jīng)整流、濾波、變壓，為激光 打印機(jī)提供 24V、 5V 直流工作電壓。 接口電路 為計算機(jī)與打印機(jī)建立通訊。接收計算機(jī)數(shù)據(jù)信息，并將其轉(zhuǎn)換為打印機(jī)語言，給打 印機(jī)主控電路提供打印數(shù)據(jù)。接口電路包括微處理器（ CPU）。存儲器（ RAM/ROM）。 主控制電路 主控制電路是將接口電路接收的數(shù)據(jù)，按照命令方式控制打印機(jī)各個裝置協(xié)同工作以 完成打印過程。 掃描驅(qū)動電路 將接收的計算機(jī)信息經(jīng)高頻振蕩器生成激光束，并控制掃描電機(jī)勻速旋轉(zhuǎn)，帶動掃描 鏡，完成對感光 鼓的掃描曝光，使之形成靜電潛像。 主電機(jī)驅(qū)動電路 按主控電路發(fā)出的指令，驅(qū)動主電機(jī)旋轉(zhuǎn)，經(jīng)齒輪傳動裝置，傳遞動力給各部分運行 工作。 高壓轉(zhuǎn)印電路 該電路是將供電電路提供的低壓電，經(jīng)變壓器變成高電壓提供感光鼓充電和轉(zhuǎn)印輥轉(zhuǎn) 印所需要。 激光打印機(jī)看似簡單，但它卻集合了聲，光、電及機(jī)械、化工等眾多的高新技術(shù)。 機(jī)電一體化產(chǎn)品激光打印機(jī)系統(tǒng)分析 20 13 打印機(jī)控制器：通信 在激光打印機(jī)能夠工作之前，它需要獲得頁面數(shù)據(jù)并計算出如何將這些數(shù)據(jù)印到紙上。這個工作由打印機(jī)控制器完成。 打印機(jī)控制器是激光打印機(jī)的主要板載計算機(jī)。它通 過某個通信端口（例如并口或USB 端口）與主機(jī)（例如您的 PC）進(jìn)行交談。在打印作業(yè)開始時，激光打印機(jī)會與主機(jī)一起確定數(shù)據(jù)的交換方式?？刂破骺赡鼙仨毝ㄆ趩雍屯Ｖ怪鳈C(jī)，以便處理它已經(jīng)接收到的信息。 通常，激光打印機(jī)具有多個不同類型的通信端口。 在辦公室中，激光打印機(jī)可能要連接到多臺不同主機(jī) ，因此多位用戶都可以從他們自己的計算機(jī)上打印文檔?？刂破鞣謩e處理每位用戶的打印作業(yè)，但是可能會同時開展許多場 “對話 ”。而同時處理多個作業(yè)的能力是激光打印機(jī)受到廣泛歡迎的原因之一。 14 打印機(jī)語言 若要讓打印機(jī)控制器和主機(jī)之間能夠通信，它們需要使用相同的頁面描述語言。在較早的打印機(jī)中，計算機(jī)發(fā)送一種特殊的文本文件和能夠向打印機(jī)提供簡單格式信息的簡單代碼。由于這些早期打印機(jī)只有幾種字體，因此上述過程是一個非常簡單明了的過程。 而現(xiàn)在，您可以選擇數(shù)百種不同的字體，并且會不假思索地打印復(fù)雜的圖像。為了處理所有 這些變化多樣的信息，打印機(jī)就需要說一種更高級的語言。 機(jī)電一體化產(chǎn)品激光打印機(jī)系統(tǒng)分析 21 目前，主要的打印機(jī)語言有惠普的打印機(jī)命令語言（ PCL）和 Adobe 的 Postscript。這兩種語言都以矢量形式描述頁面 ——即，將頁面描述為幾何形狀的數(shù)學(xué)值，而不是描述為一系列的點（位圖圖像）。而打印機(jī)在收到矢量圖像后，會將它們轉(zhuǎn)換成位圖頁面。利用這種機(jī)制，打印機(jī)可以接收精細(xì)、復(fù)雜的頁面，并打印出任何類型的字體或圖像。此外，由于位圖圖像是由打印機(jī)創(chuàng)建的，所以它可以使用打印機(jī)的最大分辨率。 一些打印機(jī)使用圖形設(shè)備接口（ GDI）格式而不是標(biāo)準(zhǔn)的 PCL。在這 種系統(tǒng)由主機(jī)創(chuàng)建點陣，因此控制器不承擔(dān)任何處理工作 ——它只是將點指令發(fā)送給激光器。 但是在大部分激光打印機(jī)中，控制器必須組織它從主機(jī)接收到的所有數(shù)據(jù)。這包括向打印機(jī)告知應(yīng)執(zhí)行的工作的所有命令 ——使用什么紙張、如何設(shè)置頁面的格式、如何處理字體等等?？刂破鳛榱耸褂眠@些數(shù)據(jù)，必須以正確的順序接收數(shù)據(jù)。 15 單片機(jī)原理 采用 ATMEGA128 單片機(jī)結(jié)合 CPLD 實現(xiàn)了對 VGA 顯示器和激光打印機(jī)的控制 用 ATMEGA128 單片機(jī)結(jié)合 CPLD 實現(xiàn)了對 VGA 顯示器和激光打印機(jī)的控制，完成了在 VGA 顯 示器上實時顯示字符和圖形的功能，并控制激光打印機(jī)實現(xiàn)了屏幕信息的打印輸出。本設(shè)計克服了單片機(jī) 系統(tǒng)顯示和打印功能薄弱的缺點，為擴(kuò)大其應(yīng)用范圍奠定了基礎(chǔ)，同時也為其他嵌入式系統(tǒng)的信息輸出提 供了一種解決方案。 隨著集成電路制造技術(shù)的不斷發(fā)展， 機(jī)電一體化產(chǎn)品激光打印機(jī)系統(tǒng)分析 22 MCU、 ARM、 DSP 等微控制器、微處理器的性能急劇提高，但是 輸出功能，尤其是顯示和打印功能仍然比較薄弱，與 PC 機(jī)相比有較大的差距。輸出功能薄弱的缺點，限 制了其應(yīng)用范圍的擴(kuò)大。 ATmega128 是美國 Atmel 公司生產(chǎn) RISC 結(jié)構(gòu)的高性能 MCU 芯片，含有 ADC、 I2C、 SPI、 PWM 等多種資源 [1]。本論文以 ATMEGA128 單片機(jī)為例，結(jié)合 CPLD 和高速 SRAM，介紹在 VGA 顯示器上顯示字符、圖形信息和控制激光打印機(jī)打印輸出屏幕信息的方法。本設(shè)計克服了單片機(jī)系統(tǒng) 信息輸出功能薄弱的缺點 , 為單片機(jī)和其他嵌入式系統(tǒng)的信息輸出提供了一個解決方案，使得其應(yīng)用范圍 更加廣闊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。 機(jī)電一體化產(chǎn)品激光打印機(jī)系統(tǒng)分析 23 機(jī)電一體化產(chǎn)品激光打印機(jī)系統(tǒng)分析 24 時序圖，本論文研究并實現(xiàn)了 顯示控制器，所用硬件為刷新率的 VGA 時序圖。根據(jù) VGAVGAAltera VGAVGA2640 要實現(xiàn) 顯示控制器的功能，首先需要了解 信號的參數(shù)和時序。圖 2 所示為 分辨率、 [2] 公司的 EPM7128 CPLD 和 ISSI 公司的高速 SRAM。 EPM7128 的作用是通過編程產(chǎn)生 VGA 顯示所需的時 序信號，并協(xié)助微控制器實現(xiàn)對顯存的讀寫操作。高速 SRAM 的作用是存儲需要顯示的數(shù)據(jù)信息，其讀寫 1 VGA 顯示控制器的實現(xiàn) PC 機(jī)在 VGA 的顯示器 (通常包括 CRT 和液晶顯示器 )上的信息顯示是通過顯卡完成的。單片機(jī)在 VGA 顯示器上顯示信息同樣需要類似的模塊來輔助，因此我們設(shè)計了和顯卡功能相似的 VGA 顯示控制器來輔 助 ATMEGA128 單片機(jī)在 VGA 顯示器上顯示信息。下面介紹 機(jī)電一體化產(chǎn)品激光打印機(jī)系統(tǒng)分析 25 640 480 分辨率、 刷新率的通用 VGA 顯示控制器的設(shè)計方法，并說明微控制器、微處理器如何在 VGA 接口的顯示器上顯示信息。 VGA 時序產(chǎn)生模塊的設(shè)計 周期為 8ns，滿足顯示器刷新時對顯存進(jìn)行快速讀寫的時間要求。設(shè)計中用一個 bit 代表一個象素， 640 480 分辨率需要 字節(jié)的顯存。象素時鐘頻率的選擇 與 VGA 監(jiān)視器的刷新頻率和分辨率相關(guān)， 刷新率時，象素時鐘頻率為 ，其計算公式為：時鐘頻率＝（行象素數(shù)＋行消隱點數(shù)）（一場行 數(shù)＋消隱行數(shù)）刷新率。 根據(jù) VGA 信號的要求，用 VHDL 語言對 EPM7128 芯片編程實現(xiàn) VGA 時序產(chǎn)生模塊。 VGA 時序產(chǎn)生模塊包括：每行的象素數(shù)目計數(shù)器 h_t、每場的行數(shù)目計數(shù)器 v_t、行同步信號 hs 產(chǎn)生模塊、場同步信號 vs 產(chǎn)生模塊、消隱信號 blank 產(chǎn)生模塊和并行輸入串行輸出模塊等。其中 , h_t 的最大計數(shù)值是 799， v_t 的最計數(shù)值是是 524。行同步信號產(chǎn)生模塊根據(jù) h_t 的計數(shù)值來產(chǎn)生行同步信號 hs。場同步信號產(chǎn)生模塊 根據(jù) v_t 的計數(shù)值來產(chǎn)生場同步信號 vs。消隱信號產(chǎn)生模塊根據(jù) h_t 的計數(shù)值在行同步期間、行消隱前 肩和行消隱后肩 ,把消隱信號 blank 置為低電平；根據(jù) 機(jī)電一體化產(chǎn)品激光打印機(jī)系統(tǒng)分析 26 v_t 的計數(shù)值在每一場的場同步期間、場消隱前肩 和場消隱后肩 ,把消隱信號 blank 置為低電平；其余時間消隱信號 blank 為高電平，表示此時為有效顯示期。 并行輸入串 行輸出模塊在有效顯示期間從 sram 顯存中并行讀入數(shù)據(jù)，串行輸出的顯示器的紅、綠、藍(lán)信號 線上。對該程序編譯成功后用 MaxplussII 軟件進(jìn)行波形仿真，以驗證設(shè)計的合理與否。最后設(shè)計完成的時 序波形仿真如圖 3 所示。 圖 3 VGA 顯示控制器時序仿真圖 機(jī)電一體化產(chǎn)品激光打印機(jī)系統(tǒng)分析 27 從仿真波形圖種可以看到每一顯示行的時間為 800 個象素時鐘周期，每場包括 525 行。行同步脈沖的寬度 為 96 個象素時鐘周期，場同步脈沖的寬度為 2 行。在行同步信號 hs 的行同步期間及其前肩和后肩，消隱 信號 blank 為低電平， 表示消隱期。在場同步信號 vs 的場同步期間及其前肩和后肩，消隱信號 blank 同樣 為低電平，表示消隱期。仿真結(jié)果符合 VGA 標(biāo)準(zhǔn)時序，項目實際應(yīng)用也證明了此結(jié)果的正確性。 VGA 顯示底層函數(shù)的編寫 要在屏幕上顯示信息，除 VGA 顯示控制器之外，還需要并在 ATMEGA128 單片機(jī)上設(shè)計底層繪圖函數(shù)并 建立字符庫。通常