详解针式打印机的结构原理

针式打印机包括机械部分和电器部分两个重要的部分，这两部分相辅相成，缺一不可。如果机械部分出现故障，针式打印机就会出现无法打印，或打印不正常的故障，同时机械部分也是故障率较高的部分之一，因此掌握机械部分的结构原理和维修方法对维修针式打印机来说，至关重要。

 一、针式打印机的结构

针式打印机的种类繁多，一般分为打印机械部分和电气部分两大部分。其中，机械部分由打印头、传动系统、机架和外壳4部分组成。电气部分结构由控制电路和电源电路组成，其中控制电路又包括主控电路、驱动电路（包括打印针驱动电路、字车电机驱动电路、走纸电机驱动电路）、接口电路、检测电路、DIP开关电路、操作面板电路。如图1所示为针式打印机的组成框图。

二、打印头机构
1．打印头结构
打印头装在字车上用于印字，是打印机的关键部件之一。打印头是利用通电后电磁线圈产生吸引力的原理，驱动打印头钢针冲击色带，利用色带上的油墨a附在纸上而打印出点信息的。打印头的设计很容易安装到字车机构上，也很容易从字车机构上拆卸下来。打印头可沿着打印辊左右平行移动。
    打印头通过连接电缆与控制电路进行电气连接。打印头由底座组件、线圈组件、衔铁组件3部分组成，如图2所示。

2．打印头工作原理
打印头内部的衔铁通过衔铁弹片和弹簧固定在衔铁挡板上。当打印机接收到每一个字符代码，通过控制电路检测后，向打印头发出驱动控制信号，这个信号给打印头中的打印线圈提供合适的驱动电流。当打印线圈通电后，在衔铁和线圈中心之间产生一个吸引力，驱动衔铁向打印辊方向击打，这样一个“点”就被打在纸张上。接着，打印线圈中的驱动电流终止，衔铁在衔铁弹片的作用下回到原来的位置。然后重复上面的动作，打印第2个、第3个点……，直到打印完成。在打印的过程中，当打印头温度超过预设的最高温度时，打印作业停止，当温度降低时，打印头会自动进行打印。如图3所示为打印头工作原理图。

三、字车机构
字车机构也是一个比较复杂的装置，由多个部件组成。字车机构主要由以下部件组成：
字车电机组件、同步带、右滑轮组件、左滑轮组件、字车轴、字车组件、传感器和字车导架。
字车机构以字车电机为动力，通过传动机构带动字车沿导轨做左右往复直线运动。字车安装在字车轴上，通过字车导轨支架与打印辊保持平行。字车通过字车电机，经过同步带沿着字车轴移动。如图4所示为针式打印机的字车传动机构。
1．字车机构工作原理
针式打印机的字车机构主要用来控制字车沿导轨左右移动。在执行打印操作时，控制电路通过字车驱动电路首先向字车机构发送字车初始化信号，此信号驱动字车电机运转，带动齿带转动，齿带轮又带动传动皮带转动，同时将字车移动到初始位置，接着字车初始位置传感器检测到字车，并向控制电路发送字车在初始位置的信号，控制电路接到信号后，开始向字车机构发送打印信号，此信号驱动字车移动到要打印的位置开始打印。打印完一行后，控制电路又向字车机构发送换行信号，驱动字车换行，然后接着打印下一行，依次往下，直到打印完成。最后，控制电路向字车机构发送打印结束信号，驱动字车回到初始位置待机。
另外，在执行打印的过程中，色带盒托架也在传动皮带的作用下沿导轨往复运动。在字车往复移动的同时，色带盒托架上的传动凸轮也随之转动，直接带动色带盒的传动轮，实现打印与色带旋转的同步进行。
如图5所示为字车机构工作原理示意图。
2．初始位置传感器
在针式打印机中，主要通过不同的传感器对字车机构进行检测、控制，初始位置传感器就是其中之一。如图6所示为字车初始位置传感器。

初始位置传感器主要用来检测字车的初始位置。当字车移动到初始位置时，传感器就会受到感应。常见的初始位置传感器有光藕传感器和机械传感器两种。

（1）光耦传感器
光耦传感器是由发光二极管和光敏三极管组成的，发光二极管发出的光由光敏三极管接收。初始位置传感器上的发光二极管与光敏三极管之间的光线会被字车上的遮光板挡住，传感器就会送出ON或OFF的信号，从而检测到初始位置。

（2）机械传感器
 机械传感器实际上就是接触式传感器，用于打印机中的通常是叶形传感器。当字车上的触动装置与安装在打印机上的初始位置传感器接触时，就会检测到初始位置。
3．打印纸宽度/顶边探测传感器
打印纸宽度/顶边探测传感器为反射式光电传感器，发光二极管发出的光由打印纸反射回来，再由光接收器中的光敏三极管检测到，通常被安装在色带盒托架上，多数情况下有以下两种功能。

（1）打印纸宽度探测
进纸时，字车组件在字车运行范围之内左右移动，以检测打印纸的宽度并反馈给控制电路。打印纸宽度传感器将使打印时不会超出打印纸的边沿打印，即使由计算机发送的数据超出了打印纸的宽度，也不会超出打印纸两边打印到打印胶辊上。

（2）打印纸顶边探测
进纸时，字车组件就会移动到字车导轨的中心附近，检测装入打印机中的打印纸顶部，将检测信号反馈给控制电路，并通过走纸电机来控制打印纸顶部进纸位置。如果打印机没有安装打印纸顶边探测传感器，则将使用位于纸路路径中的打印纸探测传感器来检测打印纸的顶边，并将其反馈给控制电路，然后控制电路根据检测结果控制走纸电机转动的步数，将打印纸进到正确的位置上。

四、色带机构

1．色带机构的结构
针式打印机色带机构的作用是驱动色带做单向循环运动。色带机构主要由色带传动机构（色带驱动齿轮、色带传动齿轮、滑轮）、色带盒（色带芯、墨盒传输齿轮）、色带驱动电机（在电机驱动的色带机构中使用）等组成，如图7所示。

2．色带盒装置工作原理
针式打印机色带盒的安装是依靠色带卷动辊（色带驱动齿轮）和色带压辊固定的。当字车从左向右移动或按相反方向沿着字车导轨轴移动时，皮带就会带动齿轮转动。同时，该转动还可以通过齿轮链传动给色带驱动齿轮。而且，由于齿轮是通过一个活动齿轮连接的，不管字车移动的方向是左还是右，色带齿轮的转动方向总是恒定地按逆时针方向旋转。图8所示为直接安装在打印机上的色带盒装置工作原理图。

五、纸机构 
针式打印机的走纸机构是驱动打印纸沿纵向移动以实现换行的机构。走纸机构主要由输纸方式调节杆、纸张检测传感器、离合器、搓纸辊、摩擦压辊、压纸杆、出纸辊、卷纸手柄、输纸电机、传动齿轮、链轮输纸器和输纸电机等组成，如图9所示为针式打印机的走纸机构。
进纸方式有两种：摩擦进纸方式和链轮进纸方式。在下面将描述它们各自的工作原理。
1．摩擦进纸机构
走纸机构采用摩擦进纸方式的打印机，打印时不必使用带输纸孔的打印纸，采用普通打印纸即可。打印时，输纸电机带动传感齿轮，继而带动搓纸辊中的大小胶辊和打印辊转动，使打印纸通过搓纸辊的大小胶辊将打印纸送到打印辊。在打印辊经过打印头后，再经过打印辊和摩擦压辊传送，最后由出纸辊传送出打印机。如图10所示为摩擦进纸机构的结构图。
2．链轮进纸机构
将带输纸孔的打印纸安装到链轮输纸器的链轮上，当打印机开始打印时，控制电路驱动输纸电机转动，输纸电机带动传动齿轮，传动齿轮又分别带动打印辊和链轮输纸器转动，链轮输纸器传动的同时通过链轮将打印纸向打印辊传送。在打印辊经过打印头打印后，再经过打印辊和摩擦压辊传送，最后由出纸辊传送出打印机，如图11所示。

六、纸尽检测机构
纸尽检测机构由一个后进纸检测开关和一个底部进纸检测开关组成，如图12所示。后进纸检测开关用于检测从打印机后面退纸的纸尽。底部进纸检测开关用于检测通过打印机底部拖动式进纸的纸尽。

七、打印间隙调整机构
打印间隙是指打印头与打印辊之间的间隙，可以通过调节字车偏心轴套杆，使字车电机前后移动，从而达到正确调节的目的。从打印机的工作方向看，调节杆位于打印机的左边，可以通过移动调节杆来改变间隙。向打印辊方向移动调节杆时，打印间隙变窄；而将调节杆向相反方向移动时，此间隙变宽。调节杆设计为可以按格进行调整，每调节一格，都可改变打印间隙（调整范围：0.05~0.1 mm），如图13所示。
注意：不要将此间隙调整得比标准位置指示窄，否则会出现污纸现象或损坏打印头。
 

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