激光打印机火灾危险性分析及火灾调查方法建立

刘纪达，孙洛浦

(大庆市消防支队，黑龙江 大庆 163000)

打印机是常见的计算机输出终端设备，在家庭、学习、办公和商务等诸多领域满足着人们的需求。市面上销售的打印机可按结构和原理分为喷墨式、激光式和针式打印机，据全球数据公司(IDC)发布的市场报告显示，近年来应用范围广、操作简便的激光打印机在打印外设产品市场中始终保持主流地位。

随着市场保有量的不断提升和逐渐普及，激光打印机的潜在火灾隐患也逐渐暴露出来。早在2002年，兄弟公司、富士施乐公司以及NEC公司便对发生过热现象并可能引发火灾的打印机进行了召回，近年来因打印机发生故障或使用不当所引发的火灾起数也呈不断攀升趋势。2015年1月14日江苏省常州市天宁区某建筑因屋内工作的激光打印机发生爆炸而引发火灾；同年2月22日贵州省黔西南州兴义市某办公室因激光打印机发生故障而引发火灾。

本文以激光打印机为研究对象，分析概括其在使用时存在的火灾危险性及易发生火灾的原因，提出合理的使用建议和防火措施，并总结打印机火灾调查方法,对指导消防部门调查打印机火灾、提升使用者的防火安全意识和控制灾情发生具有重要的现实意义[1]。

1 激光打印机的结构及工作原理

1.1 基本结构

常见激光打印机的结构因厂家、型号和辅助功能不同略有差异，但绝大多数激光打印机均包括电路系统、传感器系统、激光扫描系统、成像转印系统和机械传动系统等。其中激光扫描系统主要包括激光器、同步器以及扫描转镜(反射棱镜)等；成像转印系统主要由感光鼓、显影辊、转印装置、定影上辊(加热辊)、分离爪、定影下辊(压紧辊)、卤素灯加热器以及清洁系统构成；机械传动系统主要由传动齿轮、光电感应器、托纸板以及导轨等部分组成，目前常见的纸张传动方式主要有吸引式传动和摩擦式传动。

1.2 工作原理

激光打印机工作原理主要包括充电、曝光、显影、转印、消电、清洁及定影七个过程，其中定影方法以接触式加热类型最为常见。激光打印机的工作过程主要分为三个阶段，即数据交换阶段、激光扫描阶段和电子成像显影阶段。首先，需要打印的文本和图像由打印机驱动程序转换成打印命令传送到高频驱动电路形成点阵激光束。充电时，显像系统中感光鼓的鼓体表面经过充电辊布满均匀的负电荷。当激光束以点阵形式经扫描转镜配合感光鼓的旋转来完成对感光鼓的扫描曝光时，被扫描的点因曝光而导通。此时，感光鼓表面上“正电荷”图像信息与需打印的文本和图像一致，称为“静电潜像”。同时，因磁棒上的碳粉颗粒具有负电荷，碳粉颗粒被吸附到了感光鼓上，图像转变为碳粉图像。打印纸被送进打印机内时，通过转印辊被充满负电荷，且电荷强度要大于感光鼓。此时，碳粉图像从感光鼓上转印至打印纸表面，形成碳粉图像。在定影时，卤素灯加热器对定影上辊进行加热[2]，当附着有碳粉图像的纸张传入定影上辊(加热辊)与定影下辊(压紧辊)中间时，在加热辊的热作用和压紧辊的压力作用下，碳粉颗粒熔化吸附在打印纸纤维中，进而完成整个打印过程[3]。

图1 激光打印机结构图

1.3 工作条件

激光打印机对电源电压、环境的相对湿度以及工作温度都有着明确的要求，电源电压的波动范围不应超过10%；周围环境相对湿度的范围应保持在20%～60%；工作温度应保持平衡，一般应处于10～35 ℃之间。

2 激光打印机火灾危险性分析

2.1 电气故障造成发热打火

2.1.1 常见的激光打印机更替周期长，不属于快消品范畴，各厂商相互竞争，普遍策略是激光打印设备降价，依靠耗材获得利润。价格低廉的激光打印设备，其配件、线路质量可能存在安全隐患。

2.1.2 市场上存在一些质量不合格、未按标准生产的打印机及其配件，这些激光打印机及配件往往存在电气方面的问题，而且劣质的激光打印机生产装配不规范，配件之间可能存在不匹配的问题。当不同规格型号配件装配在同一打印机上，就有可能导致其不能协调工作。这种激光打印机在使用过程中极易出现电气故障，部分元件或线路因为无法承载较大电流而引发火灾。质量存在问题的激光打印机，其内部线路的接点容易松动，由于表面接触不紧密，加之长期使用中的腐蚀和氧化造成接触电阻过大，致使接头部位接触发热，可能引燃打印机塑料外壳及周围可燃物。

2.1.3 现在大多数品牌的激光打印机都内置风扇，对定影器进行散热。在使用过程中，一些细小的碎屑会经过风扇，并吸附在风扇转轴上，长时间使用会增大摩擦生热。此外，碎屑易积聚在风扇转轴上，造成风扇卡塞，形成“堵转”。电动机轴承易磨损或发生转子扫膛，致使电动机电流增大，发生匝间短路，引发火灾。

2.1.4 在使用过程中，电源线端连接处的接头松动或激光打印机内发动机、变压器等接头接触不良，在机器运转时，受振动影响接头处会出现连续打火现象[4]。此外，长时间接触不良过热易导致绝缘炭化具有导电性，进而发生短路，点燃绝缘层引发火灾。

2.1.5 如果激光打印机电源线与加热辊、显影辊、印刷辊等发热设备对应外壳的位置紧贴或距离较近时，受长时间烘烤作用会导致电源线绝缘老化加快、失去绝缘能力，极易发生短路和漏电打火等故障。

2.1.6 当激光打印机摆放位置附近有加湿器、鱼缸或在附近使用易燃的喷雾剂时，打印机长期在潮湿环境工作，液体蒸气或喷雾剂容易凝集在机体内部电气元件的表面，电气元件的绝缘程度将大大下降，严重时将会发生短路故障，而短路电流的瞬间高温就能引燃线路绝缘外皮，烧毁打印机[5]。

2.2 电热器具失控或发热量激增

2.2.1 激光打印机定影环节的加热工具普遍采用卤素灯管，卤素灯管被固定在加热辊中间对其进行加热。卤素灯加热器的功率在350～750 W之间，温度达100～200 ℃，当卤素灯发生故障或连接点接触不良时，会使接触电阻变大而异常生热[6]。

2.2.2 在激光打印机的设计中，为防止卤素灯加热器和加热辊的温度无限制升高，烧损电路，在卤素灯加热器电路中串联了一个过热保护器。但当过热保护器因质量问题或发生电气故障而失效时，卤素灯加热器不受过热控制，严重时会引燃纸张或烧毁打印机[7]。

2.3 设备摩擦生热积聚烧毁打印机

2.3.1 激光打印机在工作中发生卡纸故障时，如果用手硬拔或用螺丝刀、镊子等利物捅入机器内部，可能造成加热辊和压紧辊表面的定影膜磨损或破坏。一旦发生磨损，纸张经过加热辊时未熔化的碳粉或者杂物将很容易吸附在加热辊表面，长时间工作时异物摩擦加剧会产生过热安全隐患。

2.3.2 激光打印机对纸张的规格有一定的要求，通常情况下选用70～100 g的纸张。在实际操作中，当使用者选择一些太厚的纸张或者不合适的铜版纸时，致使传送机械装置运转不畅，此时电动机的工作电流增大，温度上升，存在安全隐患。且纸张过厚会迫使分离爪在加热辊上多次不规则移动，激光打印机中各部件摩擦生热也随之增大，易引燃纸张、分隔板等可燃物。

2.4 散热条件较差引燃周围可燃物

激光打印机中含有多个受电动机驱使的机械转动设备，打印量过大或长时间工作时,打印机内的电动机超负荷运转发生过载，极易产生过热，烧毁电动机或引燃周围可燃物。激光打印机在使用过程中，加热辊、显影辊、印刷辊等设备都会产生放热现象，当打印机与低自燃点物质紧密接触或打印机靠墙放置时，空气流动不好，物质堆积遮挡影响散热，则热量不断聚集，温度不断升高，易引发火灾。

3 激光打印机火灾预防措施

3.1 正确使用激光打印机，避免电气和机械故障

使用者在购买激光打印机时，务必选取正规厂家产品，并查看产品合格证，切勿购买劣质产品。应根据用途选择合适规格的激光打印机，切勿超过安全用电负荷。使用者不应私自改装打印机，否则有可能造成机器内各电气元件间的不匹配。要经常对激光打印机进行检测保养，降低接头松动出现接触不良的可能性，及时更换氧化、腐蚀以及绝缘能力下降的电子器件，机器发生故障时，应联系正规厂家进行售后维修。

3.2 确保良好的散热条件和适宜的环境湿度

激光打印机不应紧靠墙壁或与其他可燃物体密集摆放，室内应保持通风良好。激光打印机需保证接地良好，且电源线应远离热源布线，不应压在机器底部或与机身过近设置。激光打印机不应暴露在阳光下，直接受阳光的照射，且不应长时间在潮湿的空气中工作，不宜与加湿器、鱼缸等设备物品相邻使用，否则会降低电气元件的绝缘性能并加速老化。

3.3 避免长时间通电，及时进行清尘、消电保养

激光打印机应避免连续工作过长时间，不应超负荷工作。避免长时间通电，降低机器发生电气故障的可能。激光打印机在使用中，应经常对走纸通道中的灰尘和积聚在风扇转轴上的碎屑进行清洁，避免造成风扇卡塞。定期检查内置风扇是否完好，有无裂口或断叶现象，确保机器内部散热功能保持良好。

4 火灾调查方法及勘验要点

激光打印机火灾的认定，首先要结合四周痕迹和可燃物状态，认定起火点是打印机内部还是电源线处，并结合火势向四周蔓延的痕迹，分析打印机发生火灾的具体原因。根据激光打印机的起火特征、燃烧破坏痕迹和起火部位的不同，实际火灾现场勘验和调查时的侧重方向也有不同。

4.1 调查内容

调查激光打印机火灾时，要查明的主要内容包括：(1)激光打印机的基本型号及参数，安装时间、使用时间，要确定火灾发生前，激光打印机是否处于接电状态。(2)激光打印机的工作环境，如摆放位置是否长时间受阳光直射，工作环境是否潮湿、是否有利于散热等。(3)激光打印机发生故障及维修、维护情况，要确定具体故障部位、原因及处理情况，更换配件的规格、位置及种类。(4)激光打印机的使用和工作情况，火灾发生前打印机的运转情况，如是否经常卡纸，有无连续接通和切断电源，有无外部高压或其他电源故障引发火灾的可能等。

4.2 勘验内容

做好激光打印机火灾的勘验工作，应注意以下方面：(1)确定起火点与激光打印机的位置关系，打印机是否位于起火点处，查明打印机周围可燃物质的种类、数量，是否具有火势蔓延条件；激光打印机上部和底位可燃物烧损状态和堆积方式，可燃物质的受热面是否均朝向打印机；查看打印机所处位置附近墙体或物体有无变色或炭化痕迹，获取以打印机为中心向周围蔓延的痕迹，墙壁或其他的大面积接触物体表面上是否形成了“V”字形燃烧痕迹，“V”形痕迹顶点是否与打印机原始位置对应。(2)勘验激光打印机外壳烧毁状态及烟熏痕迹，判断打印机内部器件构造和外部可燃物是否呈现内重外轻的燃烧痕迹特征。(3)勘验激光打印机附近电脑显示器、机箱、笔记本电脑和音响等电子设备的烧毁情况，根据电子设备外壳的烧毁痕迹，判断火势蔓延方向。(4)勘验查明电源线种类、配置形式、连接方法等有关情况，勘验激光打印机的电源线接点和与插座连接部位，是否存在金属熔融痕迹。(5)勘验电源线、电动机线圈等线路是否发生短路、过负荷、接触不良等电气故障，提取相应的电气故障痕迹。

5 结语

随着近年来激光打印机火灾数量明显上升，社会对激光打印机可能存在的安全隐患越来越关注，故研究激光打印机的火灾危险性、总结火灾规律是十分有必要的[8]。本研究通过分析激光打印机的工作原理、结构特点等，对激光打印机在使用过程中存在的火灾危险性和易出现隐患进行分析，主要包括产品质量问题或存在缺陷、设备老化及电气故障、使用与维护保养不当等，在此基础上，提出了针对性安全使用方法和火灾预防措施。同时，总结了激光打印机火灾的调查方法和勘验要点，对预防激光打印机火灾和准确查明其火灾原因具有一定的指导意义。