針式打印機(jī)組成部分

1、 針式打印機(jī)組成部分針式打印機(jī)的種類繁多，型式各異，一般分為打印機(jī)械裝置和控制與驅(qū)動電路兩大部分。 針式打印機(jī)在正常工作時有三種運(yùn)動，即打印頭的橫向運(yùn)動、打印紙的縱向運(yùn)動和打印針的擊針運(yùn)動。這些運(yùn)動都是由軟件控制驅(qū)動系統(tǒng)，通過一些精密機(jī)械進(jìn)行的。機(jī)械裝置打印機(jī)械裝置主要包括字車與傳動機(jī)構(gòu)、打印針控制機(jī)構(gòu)、色帶驅(qū)動機(jī)構(gòu)，走紙機(jī)構(gòu)和打印機(jī)狀態(tài)傳感器，這些機(jī)構(gòu)都為精密機(jī)械裝置，以保證各種機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)下面的各種運(yùn)動。(1) 字車與傳動機(jī)構(gòu) 字車是打印頭的載體，打印頭通過字車傳動系統(tǒng)實(shí)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(jìn)電動機(jī)，通過傳動裝置將步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)動變?yōu)樽周嚨臋M向移

2、動。一般用鋼絲繩或同步齒形帶進(jìn)行傳動 (2)打印針控制機(jī)構(gòu) 打印針是正確打印的關(guān)鍵。打印針控制機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)打印針的出針和收針動作。通常利用電磁原理控制打 (3)色帶驅(qū)動機(jī)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(jī)構(gòu)驅(qū)動色帶也同時循環(huán)往復(fù)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(jī)構(gòu)一般利用字車電動機(jī)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(dú)的電動機(jī)(如某些彩色打印機(jī))分別帶動色帶正、反向走帶。(4)走紙機(jī)構(gòu) 該機(jī)

3、構(gòu)實(shí)現(xiàn)打印紙的縱向移動。當(dāng)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(jī)構(gòu)將步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樽呒堃苿印?5) 打印機(jī)狀態(tài)傳感器 對于不同的打印機(jī)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)(6) 、紙盡傳感器(檢測所裝的打印紙是否用完，用完則報警)驅(qū)動電路1)主控電路的工作原理針式打印機(jī)的主控電路一般由 CPU 及外圍電路構(gòu)成， 它主要肩負(fù)著打印機(jī)與主機(jī)間的信息傳遞、 打印頭的控制、 字車機(jī)構(gòu)的動作、 操作面板的信號處理和 DIP開關(guān)狀態(tài)的檢測等工作。 通常， 主控電路根據(jù) CPU 數(shù)量的不同可以

4、分為單一 CPU 結(jié)構(gòu)和主、 從CPU 結(jié)構(gòu)兩種。所謂單一 CPU 結(jié)構(gòu)即指主控電路中只有一個CPU， 如常見的 LQ1600K、 AR-3240 等針式打印機(jī)的主控電路都是采用此結(jié)構(gòu)的。 而主、 從 CPU 結(jié)構(gòu)則可以在主控電路中包含多個 CPU，采用這類結(jié)構(gòu)的針式打印機(jī)有 LQ1500、 AR-2463 等。圖 1 為 LQ-1600K 針式打印機(jī)主控電路結(jié)構(gòu)方框圖， 其中 PD7810 為核心 CPU， 時鐘頻率為 14.75 MHz，其內(nèi)部包括一個 A/D 轉(zhuǎn)換器、 通用串行接口、 256B RAM以及 158 條操作指令和 11 種中斷指令， 直接尋址范圍為 64 KB。MMU(E0

5、5AIOAA)是一存儲器管理門陣列芯片， 它是CPU 對外部電路進(jìn)行控制的接口， 它是由復(fù)位電路、 地址鎖存電路和存儲器管理部件組成的。當(dāng)打印機(jī)電源啟動時，由 MMU 的復(fù)位電路產(chǎn)生的復(fù)位信號將發(fā)送到 CPU 中， CPU 接收到復(fù)位信號后， 首先對 RAM 存儲單元進(jìn)行初始化， 同時檢測 DIP開關(guān)。通過 MMU 進(jìn)一步完成打印頭、 字車電機(jī)等接口芯片的初始化以及打印工作所需的初始化參數(shù)設(shè)置等工作。對于打印機(jī)各開關(guān)和傳感器的檢測結(jié)果， CPU會采取周期性讀取的方法，將得到的信號數(shù)值與內(nèi)存中的存儲值相比較。 如果不同， 則把新值置入內(nèi)存中， 將原有數(shù)值替換掉， 然后將改變的參數(shù)通過 MMU的串

6、行口移入移位寄存器，使面板指示等顯示新狀態(tài)。對于主、 從 CPU 結(jié)構(gòu)的針式打印機(jī)來說， 主控電路除包括一個主 CPU 外， 還有多個微處理器作為從 CPU。其中，主 CPU 主要完成打印機(jī)復(fù)位、 數(shù)據(jù)的讀寫操作以及對各種中斷的控制等工作，而走紙控制和操作面板控制則交給從 CPU 來完成。其初始化過程與單一 CPU結(jié)構(gòu)主控電路的初始化過程相似， 在此就不重復(fù)介紹了(2) 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(jī)、字車電動機(jī)和打印針出針動作。2.1 驅(qū)動原理單通道控制的恒壓驅(qū)動方式，無法快速控制打印線圈電流，實(shí)現(xiàn)打印針的快速出針和收針，不利于高速打印頭控制。兩端控制恒壓

7、驅(qū)動方式在單端控制恒壓驅(qū)動基礎(chǔ)上，增加放電控制單元，以提升電流變化速度，可一定程度滿足打印針高速響應(yīng)的需求。圖 3 為打印頭其中一根針的兩端控制恒壓驅(qū)動電路原理圖。圖 4 為量端控制恒壓驅(qū)動方式的控制信號和電流波形圖。從圖 3 可知，兩端控制恒壓驅(qū)動電路可分打印針驅(qū)動控制和放電控制兩部分。其中，打印針出針驅(qū)動部分由出針驅(qū)動管 TR4 組成，打印針放電控制包括驅(qū)動管 TR1、TR2、TR3，電阻 R1、R2、R3，快速整流二極管 D2 以及穩(wěn)壓二極管 D2。L 為打印頭線圈，VP 為打印頭驅(qū)動電源，HDP 為針控制信號，SGC 為放電控制信號。當(dāng) HDP 為高點(diǎn)平時，三極管 TR4 導(dǎo)通，打印頭

8、驅(qū)動電源 VP 向打印頭針線圈 L 充電，線圈電流隨著導(dǎo)通時間而上升，打印針出針打印。到 T2 時刻，HDP 輸出低電平信號，TR4 截止，而放電控制信號 SGC 輸出高電平，打印頭線圈 L 放電，反向電動勢升高至 A 點(diǎn)電壓瞬間超過打印頭驅(qū)動電源 VP 的電壓值， TR1、TR2、TR3、快速整流二極管 D1隨即快速導(dǎo)通，線圈 L 放電電流通過 D1 和 TR3 回流至 VP。A 點(diǎn)電壓被箝位至驅(qū)動電源 VP 的電壓與放電三極管 TR3 的導(dǎo)通電壓之和，打印頭進(jìn)入放電狀態(tài)。到 T3 時刻， 放電控制信號 SGC 輸出低電平。TR1、TR2、TR3 截止。穩(wěn)壓二極管 D2 反向工作，打印頭線圈

9、 L 繼續(xù)放電，電流主要通過 D1、D2、TR3 的基極和發(fā)射極，最后回流到針驅(qū)動電源 VP。此時，A 點(diǎn)的電壓被箝位為穩(wěn)壓二極管 D2 反向穩(wěn)定電壓與 TR3 的導(dǎo)通電壓之和。到 T4 時刻，由于打印頭線圈 L 持續(xù)放電導(dǎo)致其反向電動勢不斷下降，直至 A 點(diǎn)電壓低于穩(wěn)壓二極管D2 的反向穩(wěn)定電壓與 TR3 導(dǎo)通電壓之和，整流二極管 D1、穩(wěn)壓二極管 D2 截止，A 點(diǎn)的電壓繼續(xù)緩慢下降至針驅(qū)動電源 VP 的電壓值，打印頭完成收針動作。從控制原理分析及圖 2 和圖 4 的電流波形對比可看到，兩端控制恒壓驅(qū)動方式對比單端控制恒壓驅(qū)動方式多了一個收針放電單元，使得線圈驅(qū)動電流能在短時間內(nèi)快速上升和

10、快速下降，從而提高了打印針的出針和收針?biāo)俣取?3） 接口電路 打印機(jī)與主機(jī)的連接有串行接口、并行接口及USB接口等。針式打印機(jī)的接口形式主要有串行接口和并行接口兩種。串行接口主要以 RS-232 為主， 并行接口則完全符合 Centronics(標(biāo)準(zhǔn) PC 打印機(jī)電纜設(shè)計， 也稱之為并行打印機(jī)電纜設(shè)計)。圖 2 為 Centronics 接口示意圖。(4)直流穩(wěn)壓電路 為打印機(jī)提供各種直流電源。 工作原理印機(jī)本身就是一個微型計算機(jī)系統(tǒng)，全機(jī)的工作都由CPU控制。它的控制程序存放在ROM中，使CPU開機(jī)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(jī)的指令，并對各種指令進(jìn)行解釋執(zhí)

11、行。這些連接都是通過計算機(jī)的接口完成的。一般針打有兩種工作方式，文本方式(Text Mode)和位映像方式(Bit Image Print Mode)。1.文本方式針式打印機(jī)的打印數(shù)據(jù)是通過與計算機(jī)的接口從主機(jī)得到的。打印機(jī)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(jī)內(nèi)的打印緩沖區(qū)中。主機(jī)每次傳送的數(shù)據(jù)裝滿打印緩沖區(qū)后，打印機(jī)給主機(jī)發(fā)送一個BUSY(忙)信號，主機(jī)接到該信號后，暫停發(fā)送數(shù)據(jù)，然后打印機(jī)開始打印。打印開始后，打印機(jī)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(diǎn)陣存儲區(qū)的首地址。按地址逐個地取出每列的點(diǎn)陣碼，驅(qū)動打印針

12、，撞擊色帶，在打印紙上形成打印字符。打印機(jī)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(jī)內(nèi)也有漢字的點(diǎn)陣碼，如LQ-1600K)。當(dāng)緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)打印完成后，又一次開放打印機(jī)，接收主機(jī)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(jī))，則由主機(jī)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。2位映像方式此方式下，計算機(jī)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

13、意圖針式打印機(jī)的主要部件是打印頭，通常所講的9針、16針和24針打印機(jī)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(jī)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(dǎo)向板上的導(dǎo)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

14、以看出，平時打印針受復(fù)位彈簧的彈力作用處于離開驅(qū)動線圈狀態(tài)，當(dāng)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(yùn)動，同時帶動打印針沿著多層導(dǎo)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(diǎn)。當(dāng)驅(qū)動線圈中的電流消失后，打印針被復(fù)位彈簧復(fù)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。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2

15、4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(dǎo)向板上的導(dǎo)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(dāng)消磁線團(tuán)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(diǎn)是功耗低和打印速度快 組件功能(1)字車傳動機(jī)構(gòu)在字車步進(jìn)電機(jī)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(jī)

16、構(gòu)一般由字車步進(jìn)電機(jī)、字車底座、齒型帶(或齒條)、初始位置傳感器等組成。(2)輸紙傳動機(jī)構(gòu)在輸紙步進(jìn)電機(jī)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(jī)構(gòu)一般由輸紙步進(jìn)電機(jī)、打印膠輥、輸紙鏈輪、導(dǎo)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(jī)構(gòu)的實(shí)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。(3)色帶傳動機(jī)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(jī)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(yùn)動，該機(jī)構(gòu)一般由換向齒輪組、色帶盒組成。（4）打印狀態(tài)傳感機(jī)構(gòu)不同的針式打印機(jī)，其狀態(tài)傳感機(jī)構(gòu)是不同

17、的，常見的傳感機(jī)構(gòu)有紙盡傳感機(jī)構(gòu)、原始位置傳感機(jī)構(gòu)和計時傳感機(jī)構(gòu)等。(5)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(shí)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(jī)針式打印機(jī)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(jī)來控制實(shí)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(jī)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(jìn)行監(jiān)視以及必要的顯示，這一切必須依靠執(zhí)行打印機(jī)專用監(jiān)控軟件來實(shí)現(xiàn)。(2)數(shù)據(jù)/程序/字符點(diǎn)陣存儲器在通用計算機(jī)中離不開各種存儲器，在針式打印機(jī)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(diǎn)陣存儲器(字庫)。(3)驅(qū)動電路與傳感器在針式打印機(jī)中一般有三種驅(qū)動電路，即打印頭驅(qū)動電路、字車步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路和輸紙步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，通常采用集成化的中功率晶體管來實(shí)現(xiàn)。通常針式打印機(jī)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