打印机应用

一、红外光电技术在打印机中的基本原理

1. 信号发射：红外发射器发射特定波长的红外线（通常为 700-1000nm），该波长的红外线具有抗可见光干扰能力强、穿透性适中（对纸张、墨水等物质敏感）的特点。
2. 信号调制：当被检测对象（如纸张、墨水、部件标记）与红外线作用时（遮挡、反射、吸收），红外光的强度或传播路径发生变化。例如，纸张会遮挡红外线，墨水会吸收红外线，部件上的遮光片会周期性切断红外光路。
3. 信号接收与转换：红外接收器（如光电二极管）将光信号的变化转换为电信号（电流或电压变化），经放大、滤波后传输至打印机的主控芯片（MCU）。
4. 逻辑控制：主控芯片根据电信号的变化判断被检测对象的状态（如 “有纸 / 无纸”“墨量充足 / 不足”），并触发相应的控制指令（如启动打印、停机报警）。

二、红外光电在打印机中的具体应用

1. 纸张检测与输送控制

• 缺纸检测：在打印机进纸仓内安装红外传感器，发射器与接收器相对放置（或同侧反射式）。当有纸时，纸张遮挡（或反射）红外线，接收器信号弱；当纸张用尽，红外线直接通过（或无反射），接收器信号增强，主控芯片据此触发 “缺纸提示” 并暂停打印。
• 卡纸检测：在纸张输送路径（如进纸辊、出纸口）安装多个红外传感器，通过检测纸张通过相邻传感器的时间差判断输送速度。若速度异常（如停滞），传感器信号长时间未变化，主控芯片判定 “卡纸”，立即停止进纸电机并报警。
• 纸张定位：纸张边缘（前端、侧边）通过红外传感器时，会短暂遮挡红外线。传感器记录边缘通过的时间，结合进纸速度计算纸张位置，确保打印头（或激光扫描）在纸张到达预定位置时启动。例如，喷墨打印机的纸头通过传感器后，延迟 0.1 秒启动打印头，避免打印内容超出纸张范围。

2. 耗材余量检测（墨水 / 碳粉）

• 喷墨打印机墨量检测：墨盒内部或出口处安装红外传感器（发射器与接收器呈一定角度）。墨水对红外线的吸收能力强，当墨量充足时，红外线穿过墨水后衰减明显，接收器信号弱；当墨量不足，墨水层变薄，吸收减少，接收器信号增强，触发 “缺墨提示”。部分高端墨盒还通过检测不同颜色墨水（如黑、彩）的吸收差异，实现分色墨量监测。
• 激光打印机碳粉检测：碳粉盒内的碳粉对红外线的反射率较低（碳粉为黑色，吸收强）。当碳粉充足时，红外传感器发射的光线被碳粉吸收，反射信号弱；碳粉不足时，光线更多反射至接收器，信号增强，提示 “碳粉不足”。

3. 核心部件定位与同步控制

• 打印头定位（喷墨打印机）：打印头沿轨道左右移动时，轨道两端或中间安装红外传感器，检测打印头上的遮光片。当遮光片通过传感器，主控芯片记录打印头位置，控制其移动范围（避免撞墙），并同步调整喷墨时机与纸张输送速度。
• 硒鼓 / 感光鼓定位（激光打印机）：硒鼓表面设有周期性遮光标记（如每隔 1mm 一个缺口），红外传感器固定在硒鼓旁，标记转动时会周期性切断红外线。传感器记录信号变化频率，计算硒鼓转速（通常与激光扫描速度匹配，如 300dpi 打印需硒鼓转速稳定），确保激光在硒鼓上的曝光位置精准。
• 电机转速检测：进纸电机、定影电机的轴上安装带孔转盘，红外传感器通过检测 “孔 / 非孔” 的光信号变化频率，实时监测电机转速，若转速偏离设定值（如因齿轮磨损），立即调整电机驱动电流以补偿。

4. 辅助功能与故障诊断

• 双面打印纸张翻转检测：支持双面打印的打印机中，红外传感器检测纸张是否完全进入翻转通道，确保翻转机构在纸张到位后启动，避免纸张褶皱或撕裂。
• 出纸检测：打印完成后，出纸口的红外传感器检测纸张是否完全送出，若未送出（如纸张卡在出纸辊），触发 “出纸故障” 提示。

三、红外光电技术的优势

• 抗干扰性强：红外线不受环境光（如灯光、阳光）影响，即使在强光环境下仍能稳定工作。
• 响应速度快：红外传感器的响应时间通常在微秒级，可满足高速打印机（如每分钟 30 页以上）的实时检测需求。
• 成本低、寿命长：红外 LED 和光电二极管的制造成本低，且无机械磨损，使用寿命可达 10 万小时以上，适合打印机的长期稳定运行。