针式打印机部件机构及运作原理

点阵针式打印机的组成结构与功能点阵针式打印机是利用直径0.2mm～0.3mm的打印针通过打印头中的电磁铁吸合或释放来驱动打印针向前击打色带，将墨点印在打印纸上而完成打印动作的，通过对色点排列形式的组合控制，实现对规定字符、汉字和图形的打印。所以，点阵针式打印机实际上是一个机电一体化系统。它由两大部分组成：机械部分和电气控制部分。机械部分主要完成打印头横向左右移动、打印纸纵向移动以及打印色带循环移动等任务，电气控制部分主要完成从计算机接收传送来的打印数据和控制信息，将计算机传送来的ASCⅡ码形式的数据转换成打印数据，控制打印针动作，并按照打印格式的要求控制字车步进电机和输纸步进电机动作，对打印机的工作状态进行实时检测等。在机械部分主要组件的功能和作用为：(1)字车传动机构在字车步进电机的驱动下，载有打印头的字车沿水平方向的横轴左右移动，将打印头移动到需要打印的位置。字车传动机构一般由字车步进电机、字车底座、齿型带(或齿条)、初始位置传感器等组成。(2)输纸传动机构在输纸步进电机的驱动下，通过磨擦输纸或链轮输纸方式将打印纸移动到需要打印的位置上。输纸传动机构一般由输纸步进电机、打印胶辊、输纸链轮、导纸板、压纸杆和纸尽传感器等组成。根据输纸方式的不同，在输纸传动机构的实现形式上分为卷绕式输纸方式(也称为普通输纸方式)和平推式输纸方式两种。(3)色带传动机构为了保证打印质量和清晰度，在打印头前的色带需要不断更换，色带传动机构通常采用换向齿轮使色带按照一定的速率和方向循环运动，该机构一般由换向齿轮组、色带盒组成。(4)打印头由一定数量的打印针按照单列或双列(个别的为三列)纵向排列，在打印数据的配合下实现字符、汉字和图形的打印。目前常用的打印头一般为9针和24针，均是通过薄膜电缆与控制电路连接。电气控制部分中主要组件的功能和作用：(1)微处理器或单片机针式打印机所有的动作和功能都是由其控制电路中的微处理器或单片机来控制实现的。不但要完成对打印数据的加工处理，还要控制机械部件的协调动作，同时还要对面板功能选择和工作状态进行监视以及必要的显示，这一切必须依靠执行打印机专用监控软件来实现。(2)数据／程序／字符点阵存储器在通用计算机中离不开各种存储器，在针式打印机中同样也需要有关种类的存储器件。一般分为输入数据缓冲存储器、中间数据缓冲存储器、监控程序存储器、西文和汉字字符点阵存储器(字库)。(3)驱动电路与传感器在针式打印机中一般有三种驱动电路，即打印头驱动电路、字车步进电机驱动电路和输纸步进电机驱动电路，通常采用集成化的中功率晶体管来实现。通常针式打印机都安装有两种或两种以上的传感器，对打印头的初始位置、是否缺纸、打印头是否过热、打印纸的薄厚等进行检测，以保证打印的质量。(4)电源针式打印机由于功耗一般较大，故均采用开关电源，将220V交流电转变成打印机各部件使用的直流电压，如＋5V、＋12V、＋24V等。(5)接口电路针式打印机大多采用Centronics标准并行接口，这是一种通用打印机专用接口，具有数据传输率高的特点，个别型号的打印机采用RS－232C标准串行接口，以适应某些特殊的需要。在打印机接口电路中，往往还配置一定存储容量的输入数据缓冲区，如1K字节、8K字节、16K字节、40K字节等，其目的是减少与计算机主机的频繁通讯，提高计算机主机工作效率。打印步骤针式打印机的基本打印步骤是：启动字车→检查打印头是否进入打印区域→执行打印初始化→按照字符或图形编码驱动打印头打印一列→产生列间距→产生字间距→一行打印完毕，启动输纸电机驱动打印辊和打印纸输纸一行→换行（若是单向打印则回车），为下一行打印做准备。针式打印机就是这样由监控程序控制打印电机完成打印作业的。从结构和原理上看，针式打印机由“打印机械装置”和“控制驱动电路”两大部分组成，在打印过程中共有三种机械运动：打印头横向运动、打印纸纵向运动和打印针的击针运动。这些运动都由软件控制驱动系统通过一些精密机械来执行。针式打印机的机械装置包括：(1)打印头驱动机构（字车机构）该机构利用步进电机及齿轮减速装置，由同步齿形带来带动字车横向运动；(2)打印头打印头即印字机构，它是成字部件，由若干根打印针和相应数量的电磁铁组成，其中电磁铁可驱动打印针完成击打动作；(3)色带驱动机构在针式打印机中普遍采用单向循环色带机构，打印头左右运动时，色带驱动机构驱动色带向左运动，既可改变色带受击部位，保证色带均匀磨损，延长色带使用寿命，又能保证打印字符颜色深浅一致。色带常用涂有黑色或蓝色油墨的带状尼龙或薄膜制成。(4)输纸机构输纸机构是驱动打印纸沿纵向移动以实现换行的机构。针式打印机的输纸机构一般分为摩擦输纸和齿轮输纸方式，前者适用于无输纸孔的打印纸；后者适用于有输纸孔的打印纸。当打印头完成一行打印后（不管字符多少），走纸机构将马上完成一行或多行走纸；(5)打印状态传感机构不同的针式打印机其状态传感机构是不同的，一般有纸尽传感机构、原始位置传感机构和计时传感机构。针式打印机的机架主要由左右墙板、电气组装框架和底座构成。外壳是整体塑压成型，采用全封闭形式，起防尘和降低噪音的作用。现代针式打印机在控制驱动电路中还广泛采用了微处理器、ROM和RAM存储器。其中ROM主要用来存储针式打印机的管理程序、字符库和汉字库，不加汉字库时容量一般在10KB以上，加上汉字库后容量更大。而RAM则主要作为打印机接收主机信息数据缓冲区，一部分在针式打印机加电初始化后存储来自ROM的字符集，另一部分在程序执行中供动态参数交换使用。不同的针式打印机其RAM是不同的，汉字针式打印机的RAM一般在几十KB，而非汉字钉打的RAM一般只有1KB左右。显然，现代针式打印机不仅可以自身完成控制打印任务，还可独立打印汉字。1.2针式打印机的主要分类各类针式打印机从表面上看没有什么区别，但随着专用化和专业化的需要，出现了不同类型的针式打印机，其中主要有“通用针式打印机”、“存折针式打印机”、“行式针式打印机”和“高速针式打印机”等几种，下面着重介绍这几种打印机的特点、性能和技术。⑴通用针式打印机我国的“通用针式打印机”是早期使用十分广泛的汉字打印设备，打印头针数普遍为24针，有宽行和窄行两种，打印头在金属杆上来回滑动完成横向行式打印。打印宽度最大为33cm，打印速度一般在50个汉字/秒（标准），分辨率一般在180dpi，采用色带印字，可用摩擦和拖拉两种方式走纸，既可打印单页纸张，也可以打印穿孔折叠连续纸，色带和打印介质等耗材价格低廉。由于是电磁击打，打印头长时间连续打印时发热严重，但因打印速度不快，影响不大；又由于通用针式打印机普遍是宽幅打印机，与DOS系统兼容，因而特别适用于报表处理较多的普通办公室和财务机构。通用针式打印机使用方便，若色带和纸张质量较差或安装不妥，极易断针。当打印字符太淡时，意味着色带的着色能力下降，容易出现挂针和阻纸，此时必须更换色带。另外，通用针式打印机的色带不统一，互相不能代用。通用针式打印机有一个调节纸张厚度的手动调节杆，当打印纸的厚度发生变化时，一定要调节厚度调节杆，以调节打印深度并保护打印针。⑵存折针式打印机随着各行业电子化的发展，专门用于银行、邮电、保险等服务部门的柜台业务使用的存折针式打印机得到了迅速推广与应用，所谓存折针式打印机也叫票据针式打印机，与其它通用针式打印机相比，存折针式打印机有以下特点：l平推式走纸：平推式走纸通道设计减少了纸张弯曲和卡纸造成的打印偏差，使纸张进退轻松自如，也使得处理超厚打印介质成为可能；l自适应纸厚：存折针式打印机的打印对象是存折等票据，而不同存折票据的厚度是不同的，所以存折针式打印机要求能根据厚度不同的打印介质自动调整打印间隙和击打力度，实现任何厚度的清晰打印效果；l自动纠偏技术：能够自动调正打印介质，大大提高了打印准确度，使操作员的操作异常简便；l纸张定位技术：为使打印格式整齐一致，在纸车托架上安装光电传感器来自动检测纸张的左右边界。在进纸机构处设置多个光电传感器来检测纸张的页顶位置，保证纸张相对于打印底板绝对平整。再通过打印机控制软件中的打印定位指令，实现打印位置的完全准确；l磁条读写功能：提供可选的内置式磁条读写器，可读写存折上用户姓名、卡号、金额等信息，并支持ANSI、ISO、NCR、IBM、HITACHI等多种磁条格式；l打印状态识别：具有与主机或终端双向通讯功能，能够将打印机当前的状态、出现的错误及时准确地反映出来，并进行相应的处理。另外，大多数存折针式打印机还专门设计了开盖时自动停止打印功能，可以防止人为干扰造成打印错误，同时保护人身安全；l其它功能：有些高档存折针式打印机还提供一些可选功能，如两个操作员共享打印机、自动识别条码页码、打印磁性等密码文字、提供保密和解密、银行专用符号打印以及采用Fresh-Rom存储技术实现自动下载升级软件等。评价存折针式打印机的技术指标主要是设备是否具有良好的高级纸张处理能力、介质适应范围、操作的便捷性、业务处理速度、命令仿真能力、维护的简便性和耗材耐用性，还有机器功能的可扩充性等。尤其是高档存折打印机应具有纸张全自动纠偏、自动对边、自适应厚度打印等功能，既可保证打印效果的高度精确，又要使操作极其简便。⑶行式针式打印机行式针式打印机是一种高档针式打印机，可以满足银行、证券、电信、税务等行业高速批量打印业务的要求。行式针式打印机有比较强的专业打印倾向，有专门的西文字符打印机，也有专门的汉字字符打印机。与一般通用针式打印机相比，行式针式打印机的内部数据处理能力极强，由于打印头和走纸等控制复杂，一般采用主、从双CPU处理方式，既可极大地提高打印速度，又可全面地控制打印流程。行式针式打印机的打印头结构复杂，为了保证行式针式打印机在持续高速打印时不出现因过热而断针，打印头内部的散热冷却机构十分良好。行式针式打印机的打印针多，出针频率高，因而在降低噪声方面打印头也采用了许多有效措施和先进技术。行式针式打印机的关键技术在打印头上，出针频率高达2000Hz，是通用针式打印机的2倍以上。打印针数量普遍为72针、91针、144针，最多的有288针，是24针普通针式打印机的十几倍。行式针式打印机的打印头采用模块结构（如144针的打印头为12个模块，每个模块有12针），每个模块只需负责水平打印一小段打印距离（一般在1英寸左右），大大小于普通针式打印机的打印机距离（一般在十几英寸）。打印针模块的针排列方式对行式针式打印机的打印速度和性能有重大影响，一般情况下，行式针式打印机分为直排针方式、斜排针方式和并行纵向排列方式几种。直排列方式指打印针模块中各针水平横向排开，针模块左右水平移动进行打印时只能完成一行横向点的打印距离，打印高度为1/180英寸或1/144英寸，采用该排列方式的行式针式打印机的西文速度可达到1000行/分钟，但汉字速度只有200多行/分钟。因此，直排列方式行式针式打印机非常适合于西文字符的打印输出。斜排列方式是指打印针模块中各针斜向排开，针模块左右水平移动进行打印时，模块有几针就可打印几行横向点，如KD6000C行式打印机的模块有12针斜向排列，这种打印机在打印汉字时的速度可以达到1000汉字/分钟，比较适应汉字输出。并行纵向排列方式是指打印针模块中各针按两列并行纵向排开，每个模块一般有24针，通过增加多个打印头来提高速度，这是一种早期的行式打印技术，现已基本淘汰。行式针式打印机是高档打印机，其打印针寿命在10亿次/针以上，但其寿命受打印纸和色带质量的影响。⑷高速针式打印机高速针式打印机是介于普通针式打印机与行式针式打印机之间的产品，其主要特点是打印机速度很快。高速针式打印机的价格较高，但具有高打印质量、高打印速度、能承担打印重荷，在金融、邮电、交通运输及企业单位的批量专门处理打印数据领域占有重要的地位。针式打印机的“专利”是复写拷贝和连续走纸打印等功能，高速针式打印机也同样具有这方面的能力。目前高速针式打印机的复写能力一般为1+4~1+5层，较好的可以达到1+8层的复写拷贝能力。