【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

    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。