【李家同】台灣加油打氣專欄(32)我們已能設計並製造雷射印表機
張貼日期：2015/10/20 上午 11:08:46
雷射印表機並不是一個簡單的設備，各位可以慢慢地從我的文章中看出這是一個相當精密的儀器。我們能夠自己設計而且製造這種設備，實在也不是一件容易的事。首先，我們要解決一個問題，那就是我們常常要送好幾張紙到印表機的光學系統，可是印的時候當然是一張一張地印，所以我們要怎麼做呢? 請看圖一。
我們的紙張其實受到兩個轉輪的影響，轉輪B是送紙的轉輪，轉輪A是擋紙的轉輪。轉輪B的摩擦力要比轉輪A的摩擦力大。如果有兩張紙，上面那張紙就被擋住了，下面一張可以進去。如果只有一張紙，那也沒有關係，因為下面轉輪的摩擦力比較大，所以紙張還是進去了。大家不要小看這個問題，因為摩擦力的大小是很重要的，兩個轉輪的摩擦力究竟該多大，是要經過很多實驗和計算才決定的，決定以後要請一個廠商製造合乎這種規格的轉輪。我們應該感到驕傲的是，我們的轉輪是國人自己的工廠製造的。也就是說，我們的工廠可以製造合乎摩擦力規格的轉輪。
我們的印表機紙張上當然會有圖案或文字，我們的印刷並不是一個一個字印刷的，而是一行一行印刷的。一張紙可以分成7200行，如圖二所示。
從圖二中 我們可以看出來最上面的一行有一些點，最下面一行的點數比較多。每一行有5000個點。現在我們要講的是，到底這些小黑點是如何形成的。其實這些小黑點都是碳粉落在紙張上，請看下面的圖三。
圖三
雷射印表機裡有一個碳粉匣，也有一個感光鼓。碳粉匣(顯影滾輪)的表面有300伏特的電壓，感光鼓的表面電壓相當高，所以碳粉是不會無緣無故地落下來的。可是，如果感光鼓上面的某一點被雷射所打到，它的電位會降到150伏特，因為顯影滾輪的電位是300伏特，高於感光鼓上被雷射打到某點的電位，帶正電碳粉粒當然會從高電位處掉到低電位處。所以感光鼓上就有一個碳粉點。我們要知道，雷射是在感光鼓上不斷地擊射，所以很多碳粉會掉下來。最後的結果就是感光鼓上有一行上面有很多碳粉。
碳粉如何跑到紙張上呢?請看圖四。
圖四
我們可以從圖四看出，雷射先打到感光鼓的某一點，這一點的電壓會變成150伏特，感光鼓順時針轉動，碳粉匣的電壓是300伏特，所以碳粉會掉到這一點。因為感光鼓繼續轉動，碳粉最後會跑到紙張上去。
這事情還沒結束，因為我們必須要用一種熱壓的機制將碳粉牢牢地壓到紙張上。這個熱壓的機制也是用了一個轉輪，可是這個轉輪上的溫度高達180度C。這是很可怕的溫度，當使用者打開印表機的時候，溫度要立刻降下來，否則會使人受傷。這個熱壓的機制也是我們自己設計的。
目前我們的機器，一秒鐘可以處理一張紙。這張紙上下7200行，左右5000行，一共有3600萬點，雷射必須在一秒鐘內擊發3600萬次。從任何一個角度來看，這都是一件不容易的事。
一個雷射印表機最重要的就是要有一個積體電路來控制所有的操作，這個積體電路大致上來講要做以下的事情。
(1)印表機的光學系統，將紙張上的影像送到積體電路。
(2)積體電路開始影像處理，比方說，我們國家的印表機的光學系統可以允許你送紙的時候是斜的，可是印出來時完全是正的。這是因為軟體將一個斜的影像變成正的，而且也使得它變得非常清晰。
(3)積體電路會指揮雷射根據影像擊發。
(4)積體電路也要控制所有儀器內的馬達，一個印表機，單單轉輪就差不多有十個之多，它們都是由馬達控制的。
從以上幾點看來，要做好一架雷射印表機，首先需要的當然是機械工程師，舉凡機構設計、馬達控制、轉輪規格等等，都是他們的事。再者是電機工程師，因為印表機裡面有相當多的線路都要由他們負責。第三是光學專家，因為我們要取像必須先有光學系統。
第四則是軟體工程師，他們要負責積體電路裡面的很多控制及影像處理的工作。
印表機要多久才能設計完成是大家難以想像的，這一架雷射印表機花了這家公司的工程師長達十年的努力。很多細節都要一一克服，但是最後還是成功了。我們要知道，這種設備很難有山寨版，很多小的細節只有這家公司的工程師知道，就算你將設備拆開，你也不知道當初是如何設計出來的。
我們會做這種設備，我們當然也應該鼓勵他們往更精密的半導體製造設備邁進，那些設備更加值錢。在我看來，他們應該有這種能力。