针式打印机原理

　　一、针式打印机的组成
 
　　针式打印机的种类繁多，型式各异，一般分为打印机械装置和控制与驱动电路两大部分。针式打印机在正常工作时有三种运动，即打印头的横向运动、打印纸的纵向运动和打印针的击针运动。这些运动都是由软件控制驱动系统，通过一些精密机械进行的。

　　1．机械装置

　　打印机械装置主要包括字车与传动机构、打印针控制机构、色带驱动机构，走纸机构和打印机状态传感器，这些机构都为精密机械装置，以保证各种机构能实现下面的各种运动。

　　(1)字车与传动机构 字车是打印头的载体，打印头通过字车传动系统实现横向左、右移动，再由打印针撞击色带而印字。字车的动力源一般都用步进电动机，通过传动装置将步进电动机的转动变为字车的横向移动。一般用钢丝绳或同步齿形带进行传动。

　　(2)打印针控制机构 打印针是正确打印的关键。打印针控制机构实现打印针的出针和收针动作。通常利用电磁原理控制打印针的动作。

　　(3)色带驱动机构 打印针撞击色带，色带上的印油在打印纸上印出字符或图形。在打印过程中，打印头左、右移动时，色带驱动机构驱动色带也同时循环往复转动，不断改变色带被打印针撞击的部位，保证色带均匀磨损，从而既延长了色带的使用寿命，又保证了打印出的字符或图形颜色均匀。

　　色带驱动机构一般利用字车电动机带动同步齿形带(如LQ-1600K)或钢(尼龙)丝绳驱动色带轴转动，也可采用两个单独的电动机(如某些彩色打印机)分别带动色带正、反向走带。

　　(4)走纸机构 该机构实现打印纸的纵向移动。当打印完一行后，由它走纸换行。走纸方式一般有摩擦走纸、齿轮馈送和压纸滚筒馈送等。其动力方式为通过牵引机构将步进电动机的转动转变为走纸移动。

　　(5)打印机状态传感器 对于不同的打印机来说，传感器的设置情况不同。通常有原始位置传感器(检测字车是否停在左边原始位置上)、纸尽传感器(检测所装的打印纸是否用完，用完则报警)、计时传感器(检测字车的瞬时位置)和机盖状态传感器(检测正在打印中的异常开打印机盖操作)等等。

　　控制与驱动电路

　　(1)控制电路 当前流行的打印机的控制电路均已采用了微机结构，所以打印机也就是一个完整的微型机。从处理器类别划分，有采用单片机扩展内存及接口电路构成的，也有采用CPU(做处理器)设计的。从组成结构上划分，有采用单一CPU结构的，也有采用主从CPU过程控制结构的。对打印机的各种控制是通过软件进行的。在ROM中存储有点阵字库和控制程序，用户自定义的字符存储在行缓存RAM中。

　　(2)驱动电路 驱动电路的功能是在控制电路的控制下，由高压驱动走纸电动机、字车电动机和打印针出针动作。

　　(3）接口电路 打印机与主机的连接有串行接口、并行接口及USB接口等。

　　(4)直流稳压电路 为打印机提供各种直流电源。

　　二、针式打印机的工作原理

　　(一)概述

　　打印机本身就是一个微型计算机系统，全机的工作都由CPU控制。它的控制程序存放在ROM中，使CPU开机就可以工作。CPU可以接收面板的各种控制指令，也可以接收来自主机的指令，并对各种指令进行解释执行。这些连接都是通过计算机的接口完成的。一般针打有两种工作方式，文本方式 (Text Mede)和位映像方式(Bit Image Print Mode)。

　　1．文本方式

　　针式打印机的打印数据是通过与计算机的接口从主机得到的。打印机得到的打印数据是要打印的字符的ASCII码，这些ASCII码存放在打印机内的打印缓冲区中。主机每次传送的数据装满打印缓冲区后，打印机给主机发送一个"BUSY(忙)"信号，主机接到该信号后，暂停发送数据，然后打印机开始打印。

　　打印开始后，打印机内的CPU从打印缓冲区中取出打印字符的ASCII码，经过计算得到该字符对应的字符点阵存储区的首地址。按地址逐个地取出每列的点阵码，驱动打印针，撞击色带，在打印纸上形成打印字符。打印机的字符发生器ROM中，通常存有96种ASCII码及一些特殊字符的字型编码(有的打印机内也有汉字的点阵码，如LQ-1600K)。当缓冲区内的数据打印完成后，又一次开放打印机，接收主机送来的新打印数据，开始新的打印过程。

　　如果需要打印的是图形或汉字(对于没有汉字字库的打印机)，则由主机送出图形的像素信号或汉字字型码即可。很明显，这种打印方式和显示器显示字符的方式是类似的。

　　2．位映像方式

　　此方式下，计算机送出的打印数据就是控制打印针的出针、收针的数据，所以程序设计人员可以直接编写程序来控制每根打印针，从而打印出图形、表格和汉字。

　　(二)打印头工作原理

　　针式打印机的主要部件是打印头，通常所讲的9针、16针和24针打印机说的就是打印头上的打印针的数目。打印头按击针方式可分为螺管式、拍合式、储能式、音因式和压电式。这里以24针打印机LQ-1600K和AR3240的打印头为例说明其工作原理。下图是LQ-1600K打印头的工作原理图，它是拍合式打印头。在每根打印针的前面(从打印针的后面向前看)有一个环行扼铁，环行扼铁的四周排列着12个线圈和12根打印针(LQ1600K打印头分为两层，每层12根打印针，上层12根为长针，下层12根为短针)，每层12根打印针在环行圆周上均匀排列，并沿导向板上的导向槽在打印头顶部穿出，形成两列平行排列的打印针。

　　平时打印针受复位弹簧的弹力作用处于离开驱动线圈状态，当驱动线圈通过电流时，激励打印针尾部的衔铁向驱动线圈运动，同时带动打印针沿着多层导向板向色带撞击，使色带和打印纸压向卷筒。这时，色带上的油墨被打印针的撞击渗透到打印纸上，留下一个小圆点。当驱动线圈中的电流消失后，打印针被复位弹簧复位回到原始状态，完成一次打印动作。这种拍合式打印头，打印针加速快，出针频率高，由于打印针分为两层，更有利于更换打印针，且长针断了可以作短针使用。
 
　　在每根打印针的后面(从打印针的后面向前看)有一个环行扼铁，环行扼铁的四周排列着24个消磁线圈、24个衔铁弹簧片和24根打印针。24根打印针在环行圆周上均匀排列，并沿导向板上的导向槽在打印头顶部穿出，形成两列平行排列的打印针。

　　储能式打印头的工作原理是用永久磁铁作用于弹簧，使打印针缩在打印头内处于储能状态，即打印针储存了击打能量，当消磁线团通电后，产生与永久磁铁磁场方向相反的磁场，即减少了永久磁铁的磁通量，抵消了永久磁铁对打印针后部衔铁和弹簧片的吸引，使弹簧片驱动打印针向前飞行，完成扔印动作。此种打印头的优点是功耗低和打印速度快。
 
　　色带的基本常识

　　一、 色带在打印机中的作用

　　针式打印机就是利用打印机头内的点阵撞针，去撞击打印色带，在打印纸上产生打印效果。可见，色带在这个过程中担当的是耗材的作用，而且，色带的质量好坏也将直接影响着打印的效果甚至打印头的寿命。

　　好色带＝出色的打印效果＝打印机的长寿命

　　决定针式打印机打印效果和使用寿命的最重要因素是打印色带的质量，优质的色带一般能打印300万字符以上，而劣质色带往往只能够打印10万至20万字符左右就无法继续正常使用，二者相差达到数十倍之大。

　　二、选择好的色带

　　目前在国内的情况是这样的，质量较高的进口原装色带在我们的市场上并不多见，常见的大部分是进口组装或者国产色带，其中还有不乏模仿进口原装或假冒名牌的伪劣色带充斥市场中。

　　1、 如何鉴别色带质量的高低

　　鉴别针式打印机色带质量的高低主要从带基、接头焊缝和油墨三个方面入手。

　　1)色带带基

　　一般来说，色带的带基是以尼龙丝为原料编织而成的，它的质量高低直接影响着色带的使用寿命和油墨附着渗透的能力。目前在市场上销售的打印色带的带基分为尼龙 6和尼龙66，二者的区别是尼龙的化学成分含量不同。尼龙66要比尼龙6弹性要好、耐久耐打，市场上知名的品牌色带一般都采用尼龙66作为带基。而尼龙66又分为低密、中密、高密和高密加捻四种，密度越高，经、纬织数越多，弹性就越好；以13MM带宽、1CM带长为例，高密度带经数98―100织，纬数为44织；高密加捻带经数105―107织，纬数47织，二者看白带基时能明显分辨，但染墨后却不好区别。高密加捻带的经、纬内单织加粗，更耐久打，弹力大，长时间打印带基不起毛、不断线、不起菏叶边。好的带基表面平整，无凸出的纤维结，经纬密度组织均匀严密，切割边直而均匀，无焦糊现象。用手摸：好带基柔软细腻，有一种滑爽感。拉时弹性好，复原性好。不好的带基断线抽丝厉害，摸时手感发硬，切割边不匀，带边焦糊厉害。拉时弹性小，复原性差，打印时常夹带；带基打到每米6万字符便起毛，起荷叶边，产生堵针头、卡带现象。总的来说，应该选择使用高密度的尼龙66织成、经纬密度在每厘米130线以上、纤维状态为无缠绕、不起毛、不变形的高密度的带基。挑选色带的时候，可以将色带对着灯光来观看，如果不能透过光线的一般来说就是高密度带基，质量都比较好。如果能够透过光线的话，就表明其带基密度是未达到标准要求的，由于这种低密度尼龙丝织成的色带，其打印质量就自然要大打折扣啦。

　　2)油墨

　　当然，油墨也是相当重要的，好的油墨颗粒很小，不会造成堵塞针孔，流动性很好，PH值很均匀，涂墨时吸附性强，保湿性好， 耐久打且打印时颜色过渡慢。 好油墨有机无毒不会腐蚀，没有异味，染带后不发粘， 容易晾干。不好的油墨颗粒大，粘稠粘手，染带后晾不干， 生产出来的带子之间粘得厉害，打印时容易堵塞针孔，使针头不能灵活伸展，因而会打断针头。

　　在选择的时候我们应该要知道，色带的油墨应该要适中，过多或者过少都会影响到打印的效果。优质的色带油墨都是经过了脱脂的处理，用手去触摸的时候，手指上都不会留下很明显的油墨痕迹。这种油墨的印墨过程也是非常均匀的，前后打印效果没有很明显的差别。而我们见到的一些劣质油墨，如果用手去触摸时感觉是油腻腻的，手指满是油墨的痕迹，看似油墨很充足，但在打印时却会出现色重的现象，也就是说用手触摸打印纸就会模糊一片呢。劣质油墨不但会造成打印效果很差，而且它还可沿着打印针导孔进入打印头针缝间并固化，堵塞打印针头，导致打印机无法正常进行打印，严重时还可能造成打印头出针阻力增大而折断打印针、打印针平行槽被压坏了、打印头驱动芯片或色带电机被烧坏等等严重的故障。
 
　　3)接口

　　我们知道，好的色带的接口平整细窄，误差比较小，硬化程度很轻，打印的时候不挂针；接口强度较大，抗拉力也强。不好的色带接口宽且长，硬严重，容易挂针，针头打至此处很容易折断。

　　对色带接头焊缝的基本要求是这样的：焊接的角度应该要大于30度、接缝处连接要平滑、没有明显的接痕或者凸出，能够保持带基的原纤维特性并正常均匀地吸收油墨。优质色带的焊缝都是使用了超声波焊接机焊接而成，能够很有地效保证接头质量。而使用简单的热熔或热压方法焊接的焊缝均不同程度地破坏了带基的纤维特性，导致焊缝处会呈现明显凸出的双层接头，且接口很不平滑，这种色带常会使打印针不能及时退回，从而严重磨损、损伤甚至折断打印针。因此选购色带时应仔细观察其接头焊缝情况。
 
　　色带使用的基本常识

　　我们在使用色带的过程中会遇到这样或者那样的问题，这里就将大家日常使用色带的情况总结如下啦。

　　1、自己动手换色带

　　其实要自己动手来更换打印色带并不是太难，但是不同类型的针打式打印机，它们的色带架的结构都不尽相同，幸好它们的色带运转原理都是大同小异的，我们现在以比较常用的LQ1600为例：首先，打开打印机上盖，你会看到一个形状象个夹子的黑盒子(一般为黑色)，我们称它为打印架，它中间空的部分安放的就是打印头。拆下打印架，注意拆开时要从靠近打印头的那端往上去拉，打印架就能很轻松地卸下来。然后你可以打开打印架，由于不同型号的打印机的打印架的结构是不同的，它的色带绕法也略有些不同，所以你必须要观察原色带的绕法，否则色带是很有可能无法正常转动而导致打印失效的。需要注意打印架中的两个齿轮要夹着色带，而且应该跟它们平行，否则是会导致色带随着齿轮的转动发生移位的，最后卡住齿轮就无法转动了。色带装好之后，把打印架装回到原位，更换色带程序就可以完毕了。

　　2、延长针打色带的好方法

　　事实上，正如刚才所说的，色带是针式打印机的主要耗材，那么我们有没有办法在日常的使用中延长色带的寿命呢，答案是肯定的。现以打印机AR3200为例，来介绍几种节约色带的方法，当然，其他的打印机可以参考使用。

　　1)准备好两个打印色带盒，用颜色较黑(新换的)的色带打印正式的文稿，用颜色较浅的(使用过的，但带基必须完好的，否则是会损伤针头)的色带打印非正式文稿或者蜡纸。

　　2)在色带盒中色带出口位置用透明胶带固定两小块泡沫，把色带夹在两块泡沫之间，同时让泡沫吸一些质量较好的印刷油墨，这样可保持色带的湿润，延长色带的使用时间。

　　3) 用两块吸有质量较好的印刷油墨的泡沫夹住色带盒前端露出的一节色带，轻轻转动色带转轴，给使用过一段时间(带基完好)的色带加一些油墨(整根色带都要加到，否则打印时颜色深浅不一)，然后打开色带盒让加过油墨的色带凉干(或在油墨中加少量汽油)后使用，先试打几页非正式稿使油墨分布均匀。再打印正式稿。

　　4)养成根据纸张厚薄调节打印头到纸张之间距离的习惯。原则是能大则大，只要打印效果合乎要求。对于新上色带，打印薄纸时也可适当调大距离，因为这时色较浓，可确保打印质量。

　　5)打印蜡纸时可卸去色带。这时切不可直接打印蜡纸，以防蜡熔化流入针孔。大部分蜡纸配有透明纸，把它蒙在蜡纸上打印即可。

　　6) 有时打印色带盒卷带不灵，打印针重复打印色带某个部位，造成色带有“漏洞”，这时应先打开色带盒，检查齿轮及金属卡片是否出现串位(大部分是卡片卡色带过松所致)。对于所损色带，可剪去有洞部分再实施“焊接”。“焊接”方法简单：把接口对齐并稍有重合，在内侧用透明薄胶带粘紧(注：在内侧)，如果怕断，还可在上、下接口处沿左右方向用细线各逢一针(一般色带只用中间一段)。

　　根据色带质量和打印后的具体情况，分别采取上述方法，通常可使一根色带的使用时间延长1.5至2.5倍之多，大大降低了色带的消耗。
　
　　色带常见故障及解决方法

　　在使用针式打印机时，最常见的就是色带故障，以EPSON LQ系列针式打印机为例，介绍和解决几种打印机色带故障。

　　1)色带断裂――色带的拉力过大，拉断缝合线或字锤打烂色带导致色带断裂。前一种情况可将断裂部分剪掉，重新缝合好；后一种情况只要更换色带即可。

　　2)色带被卡――色带的边缘脱丝、起毛后容易缠住色带轮，导致色带轮被卡，色带不能正常缩回色带盒。解决方法是：首先打开打印机盖，将色带转臂与锤排联锁手柄打开，在色带盒的送带端将色带轻轻拉回，然后合上色带转臂与锤排联锁手柄，打开电源，机子在自检后色带就会被装回色带盒。

　　3)色带主动轮驱动带磨损或断裂 这种故障是由于驱动带使用时间过长或字符链摩擦驱动带引起的。解决方法是，调整字符链的位置，使其不再摩擦驱动带；已断裂的，请更换。

　　3、色带运动传感信号中断 先检查色带运动传感信号线是否已经损坏，若断裂请更换信号线；再检查一下互锁转换板上J6插座处的色带运动传感信号线是否损坏或接触不好，请更换或插好信号线。
原色色带的卖点

　　一、选用优质的进原材料口

　　1、色带带基

　　原色色带的带基采用日本进口高密度的尼龙66，此带基弹性好、耐久打，长时间打印带基不起毛、不断线、不起菏叶边。带基表面平整，无凸出的纤维结，经纬密度组织均匀严密，切割边直而均匀，无焦糊现象。

　　2、油墨

　　原色色带的油墨采用优质的708N进口油墨，此油墨颗粒很小，不会造成堵塞针孔，流动性很好，PH值很均匀，涂墨时吸附性强，保湿性好， 耐久打且打印时颜色过渡慢。

　　二、采用优良的焊接工艺

　　原色色带采用超声波焊接工艺，有效地保证接头质量，使焊接接口平整细窄，误差比较小，硬化程度很轻，打印的时候不挂针；接口强度较大，抗拉力也强。

　　三、采用先进的染墨工艺

　　原色色带采用先进的染墨工艺，使色带上的油墨均匀，适中，牢固。

　　四、采用独特的外包装设计

    原色色带突破传统单一的外包装模式，设计出新颖独特的外包装，给人一种耳目一新的感觉。