針式打印機工作原理

針式打印機針式打印機是一種特殊的打印機，和噴墨、激光打印機都存在很大的差異，而針式打印機的這種差異是其它類型的打印機不能取代的，正是因為如此，針式打印機一直都有著自己獨特的市場份額，服務(wù)于一些特殊的行業(yè)用戶。針式打印機是通過打印頭中的24根針擊打復寫紙，從而形成字體，在使用中，用戶可以根據(jù)需求來選擇多聯(lián)紙張，一般常用的的多聯(lián)紙有2聯(lián)、3聯(lián)、4聯(lián)紙，其中也有使用6聯(lián)的打印機紙。多聯(lián)紙一次性打印完成只有針式打印機能夠快速完成，噴墨打印機、激光打印機無法實現(xiàn)多聯(lián)紙打印。接口類型針式打印機接口類型指的是針式打印機與電腦系統(tǒng)采用何種方式進行連接。目前針式打印機常見的有并口（也有稱之為IEEE1284,Gentries）＞串口（也有稱之為RS-232接口的）和USB接口。字體字體指的是針式打印機在沒有外來字庫的支持下，通過自身攜帶的字庫，可以實現(xiàn)的字體的種類。其中字體又分為中文字體、英文字體和一些其它類型的字體。字體的變化一般可以通過打印機面板上的按鈕來實現(xiàn)。不過目前絕大多數(shù)的用戶都是使用的Windows的操作系統(tǒng)，而Windows操作系統(tǒng)自身攜帶的字庫的字體種類遠遠要比目前針式打印機自身攜帶的字體要豐富得多，通過Windows的支持完全可以獲得更加豐富的打印字體，因此針式打印機自身的字體在目前的應(yīng)用中意義并不大。組成部分針式打印機的種類繁多，型式各異，一般分為打印機械裝置和控制與驅(qū)動電路兩大部分。針式打印機在正常工作時有三種運動，即打印頭的橫向運動、打印紙的縱向運動和打印針的擊針運動。這些運動都是由軟件控制驅(qū)動系統(tǒng)，通過一些精密機械進行的。機械裝置打印機械裝置主要包括字車與傳動機構(gòu)、打印針控制機構(gòu)、色帶驅(qū)動機構(gòu)，走紙機構(gòu)和打印機狀態(tài)傳感器，這些機構(gòu)都為精密機械裝置，以保證各種機構(gòu)能實現(xiàn)下面的各種運動。（1）字車與傳動機構(gòu)字車是打印頭的載體，打印頭通過字車傳動系統(tǒng)實現(xiàn)橫向左、右移動，再由打印針撞擊色帶而印字。字車的動力源一般都用步進電動機，通過傳動裝置將步進電動機的轉(zhuǎn)動變?yōu)樽周嚨臋M向移動。一般用鋼絲繩或同步齒形帶進行傳動。打印針控制機構(gòu)打印針是正確打印的關(guān)鍵。打印針控制機構(gòu)實現(xiàn)打印針的出針和收針動作。通常利用電磁原理控制打印針的動作。色帶驅(qū)動機構(gòu)打印針撞擊色帶，色帶上的印油在打印紙上印出字符或圖形。在打印過程中，打印頭左、右移動時，色帶驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動色帶也同時循環(huán)往復轉(zhuǎn)動，不斷改變色帶被打印針撞擊的部位，保證色帶均勻磨損，從而既延長了色帶的使用壽命，又保證了打印出的字符或圖形顏色均勻。色帶驅(qū)動機構(gòu)一般利用字車電動機帶動同步齒形帶(如LQ-1600K)或鋼(尼龍)絲繩驅(qū)動色帶鈾轉(zhuǎn)動，也可采用兩個單獨的電動機(如某些彩色打印機)分別帶動色帶正、反向走帶。走紙機構(gòu)該機構(gòu)實現(xiàn)打印紙的縱向移動。當打印完一行后，由它走紙換行。走紙方式一般有摩擦走紙、齒輪饋送和壓紙滾筒饋送等。其動力方式為通過牽引機構(gòu)將步進電動機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樽呒堃苿?。打印機狀態(tài)傳感器對于不同的打印機來說，傳感器的設(shè)置情況不同。通常有原始位置傳感器(檢測字車是否停在左邊原始位置上)、紙盡傳感器(檢測所裝的打印紙是否用完，用完則報警)、計時傳感器(檢測字車的瞬時位置)和機蓋狀態(tài)傳感器(檢測正在打印中的異常開打印機蓋操作)等等。驅(qū)動電路VFM4KDH'L4■:i _\ … 針式打印機結(jié)構(gòu)圖控制電路打印機的控制電路均已采用了微機結(jié)構(gòu)，所以打印機也就是一個完整的微型機。從處理器類別劃分，有采用單片機擴展內(nèi)存及接口電路構(gòu)成的，也有采用CPU(做處理器)設(shè)計的。從組成結(jié)構(gòu)上劃分，有采用單一CPU結(jié)構(gòu)的，也有采用主從CPU過程控制結(jié)構(gòu)的。對打印機的各種控制是通過軟件進行的。在ROM中存儲有點陣字庫和控制程序，用戶自定義的字符存儲在行緩存RAM中。驅(qū)動電路驅(qū)動電路的功能是在控制電路的控制下，由高壓驅(qū)動走紙電動機、字車電動機和打印針出針動作。接口電路打印機與主機的連接有串行接口、并行接口及USB接口等。直流穩(wěn)壓電路為打印機提供各種直流電源。工作原理打印機本身就是一個微型計算機系統(tǒng)，全機的工作都由CPU控制。它的控制程序存放在ROM中，使CPU開機就可以工作。CPU可以接收面板的各種控制指令，也可以接收來自主機的指令，并對各種指令進行解釋執(zhí)行。這些連接都是通過計算機的接口完成的。一般針打有兩種工作方式，文本方式(TextMode)和位映像方式(BitImagePrintMode)。文本方式針式打印機的打印數(shù)據(jù)是通過與計算機的接口從主機得到的。打印機得到的打印數(shù)據(jù)是要打印的字符的ASCII碼，這些ASCII碼存放在打印機內(nèi)的打印緩沖區(qū)中。主機每次傳送的數(shù)據(jù)裝滿打印緩沖區(qū)后，打印機給主機發(fā)送一個'BUSY（忙）"信號，主機接到該信號后，暫停發(fā)送數(shù)據(jù)，然后打印機開始打印。打印開始后，打印機內(nèi)的CPU從打印緩沖區(qū)中取出打印字符的ASCII碼，經(jīng)過計算得到該字符對應(yīng)的字符點陣存儲區(qū)的首地址。按地址逐個地取出每列的點陣碼，驅(qū)動打印針，撞擊色帶，在打印紙上形成打印字符。打印機的字符發(fā)生器ROM中，通常存有96種ASCII碼及一些特殊字符的字型編碼（有的打印機內(nèi)也有漢字的點陣碼，如LQ-1600K）。當緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)打印完成后，又一次開放打印機，接收主機送來的新打印數(shù)據(jù)，開始新的打印過程。如果需要打印的是圖形或漢字（對于沒有漢字字庫的打印機），則由主機送出圖形的像素信號或漢字字型碼即可。很明顯，這種打印方式和顯示器顯示字符的方式是類似的。位映像方式此方式下，計算機送出的打印數(shù)據(jù)就是控制打印針的出針、收針的數(shù)據(jù)，所以程序設(shè)計人員可以直接編寫程序來控制每根打印針，從而打印出圖形、表格和漢字。打印頭工作原理…… LQ1600K打印頭示意圖針式打印機的主要部件是打印頭，通常所講的9針、16針和24針打印機說的就是打印頭上的打印針的數(shù)目。打印頭按擊針方式可分為螺管式、拍合式、儲能式、音因式和壓電式。這里以24針打印機LQ-1600K和AIz3240的打印頭為例說明其工作原理。右圖是LQ-1600K打印頭的工作原理圖，它是拍合式打印頭。在每根打印針的前面（從打印針的后面向前看）有一個環(huán)行扼鐵，環(huán)行扼鐵的四周排列著12個線圈和12根打印針（LQ1600K打印頭分為兩層，每層12根打印針，上層12根為長針，下層12根為短針），每層12根打印針在環(huán)行圓周上均勻排列，并沿導向板上的導向槽在打印頭頂部穿出，形成兩列平行排列的打印針。從圖可以看出，平時打印針受復位彈簧的彈力作用處于離開驅(qū)動線圈狀態(tài)，當驅(qū)動線圈通過電流時，激勵打印針尾部的銜鐵向驅(qū)動線圈運動，同時帶動打印針沿著多層導向板向色帶撞擊，使色帶和打印紙壓向卷簡。這時，色帶上的油墨被打印針的撞擊滲透到打印紙上，留下一個小圓點。當驅(qū)動線圈中的電流消失后，打印針被復位彈簧復位回到原始狀態(tài)，完成一次打印動作。這種拍合式打印頭，打印針加速快，出針頻率高，由于打印針分為兩層，更有利于更換打印針，且長針斷了可以作短針使用。J-…■二?l AR3240打印頭的工作原理圖左圖是AR3240打印頭的工作原理圖，它是儲能式打印頭。在每根打印針的后面從打印針的后面向前看)有一個環(huán)行扼鐵，環(huán)行扼鐵的四周排列著24個消磁線圈、24個銜鐵彈蟹片和24根打印針。24根打印針在環(huán)行圓周上均勻排列，并沿導向板上的導向槽在打印頭頂部穿出，形成兩列平行排列的打印針。從圖中可以看出，儲能式打印頭的工作原理是用永久磁鐵作用于彈簧，使打印針縮在打印頭內(nèi)處于儲能狀態(tài)，即打印針儲存了擊打能量，當消磁線團通電后，產(chǎn)生與永久磁鐵磁場方向相反的磁場，即減少了永久磁鐵的磁通量，抵消了永久磁鐵對打印針后部銜鐵和彈簧片的吸引，使彈簧片驅(qū)動打印針向前飛行，完成打印動作。此種打印頭的優(yōu)點是功耗低和打印速度快。組件功能字車傳動機構(gòu)在字車步進電機的驅(qū)動下，載有打印頭的字車沿水平方向的橫軸左右移動，將打印頭移動到需要打印的位置。字車傳動機構(gòu)一般由字車步進電機、字車底座、齒型帶(或齒條)、初始位置傳感器等組成。輸紙傳動機構(gòu)在輸紙步進電機的驅(qū)動下，通過摩擦輸紙或鏈輪輸紙方式將打印紙移動到需要打印的位置上。輸紙傳動機構(gòu)一般由輸紙步進電機、打印膠輥、輸紙鏈輪、導紙板、壓紙桿和紙盡傳感器等組成。根據(jù)輸紙方式的不同，在輸紙傳動機構(gòu)的實現(xiàn)形式上分為卷繞式輸紙方式(也稱為普通輸紙方式)和平推式輸紙方式兩種。色帶傳動機構(gòu)為了保證打印質(zhì)量和清晰度，在打印頭前的色帶需要不斷更換，色帶傳動機構(gòu)通常采用換向齒輪使色帶按照一定的速率和方向循環(huán)運動，該機構(gòu)一般由換向齒輪組、色帶盒組成。(4)打印狀態(tài)傳感機構(gòu)不同的針式打印機，其狀態(tài)傳感機構(gòu)是不同的，常見的傳感機構(gòu)有紙盡傳感機構(gòu)、原始位置傳感機構(gòu)和計時傳感機構(gòu)等。打印頭由一定數(shù)量的打印針按照單列或雙列(個別的為三列)縱向排列，在打印數(shù)據(jù)的配合下實現(xiàn)字符、漢字和圖形的打印。目前常用的打印頭一般為9針和24針，均是通過薄膜電纜與控制電路連接。電氣控制部分中主要組件的功能和作用：(1)微處理器或單片機針式打印機所有的動作和功能都是由其控制電路中的微處理器或單片機來控制實現(xiàn)的。不但要完成對打印數(shù)據(jù)的加工處理，還要控制機械部件的協(xié)調(diào)動作，同時還要對面板功能選擇和工作狀態(tài)進行監(jiān)視以及必要的顯示，這一切必須依靠執(zhí)行打印機專用監(jiān)控軟件來實現(xiàn)。數(shù)據(jù)/程序/字符點陣存儲器在通用計算機中離不開各種存儲器，在針式打印機中同樣也需要有關(guān)種類的存儲器件。一般分為輸入數(shù)據(jù)緩沖存儲器、中間數(shù)據(jù)緩沖存儲器、監(jiān)控程序存儲器、西文和漢字字符點陣存儲器(字庫)。驅(qū)動電路與傳感器在針式打印機中一般有三種驅(qū)動電路，即打印頭驅(qū)動電路、字車步進電機驅(qū)動電路和輸紙步進電機驅(qū)動電路，通常采用集成化的中功率晶體管來實現(xiàn)。通常針式打印機都安裝有兩種或兩種以上的傳感器，對打印頭的初始位置、是否缺紙、打印頭是否過熱、打印紙的薄厚等進行檢測，以保證打印的質(zhì)量。電源針式打印機由于功耗一般較大，故均采用開關(guān)電源，將2