打印机的设计

河南科技学院新科学院机电一体化设计题目：打印机的设计班级：电气113班姓名：吕志斌学号：2011090301打印机的机电一体化设计打印机是一种典型的机电一体化产品。打印机由机械部件、电子部件以及相应软件的共同配合完成文字及图形的打印。接口同样是打印机中重要的部件,包括打印机与计算机的接口，也包括机械部件间的接口以及电控部分与机械传动的接口。现代的打印机采用点阵的打印方式，因此既可以打印字符也可以打印图片。关键字：机械部分控制装置传感系统驱动电路针式打印机主要是由打印头、字车结构、色带机构、输纸机构和控制电路组成。控制电路中包含对打印头、走纸和字车行走的控制。另外，ROM存储器中存储的打印字库用来控制被打印字符与打印针运动之间的关系。图1.针式打印机下面以机械和电控两个方面分析针式打印机的结构和设计。1．针式打印机机械装置1.1字车及其传动字车的作用是驱动打印头，通过其左右移动带动打印头横向左右移动，当到达指定位置后由打印头撞击色带，在打印纸的相应位置上印出字符。字车通常由步进电动机驱动。1.2步进电机的选择根据原动机的选择因素以及自动打印机的功能原理要求和设计要求，需选择二次原动机运用电动机的转动输出带动机构运转。因电动机的运转输出功率稳定、易控制、效率高、噪音小。初始成本低、运转费用低、维修及维护方便、功率范围广（0.3-1000KW），符合原动机选择考虑因素、以及自动打印机的功能原理和设计需求。故选用n电=980r/min三相异步电动机最佳。1.3字车机械结构为了保证打印头定位准确，使用齿形皮带进行传动，打印头被装卡在皮带上。当打印头印字时，字车停止。1.4打印头打印头由打印针、电磁铁、复位弹簧、导向装置等组成，是整台打印机的核心部件。打印针是钢针，对于24针打印机来说，打印头中共有24根打印针，以双列的方式布置。打印针由电磁铁驱动，导向装置保证打印针以垂直于色带的方向撞击色带，从而将色带颜色转印到打印纸上。打印针上的复位弹簧保证当电磁铁失电后打印针可以可靠复位。色带挡板的作用是防止在打印针不工作时，色带与打印纸接触，保证打印纸的洁净。图2.针式打印机1.5传动机构的选择原则对于传动机构的选择，我们一般遵循以下原则：1对小功率传动，应在满足工作性能的需要下。选择结构简单的传动装置，尽可能降低初始费用。2对大功率传动。应优先考虑，传动的效率，节约能源。降低运转费用和维修费用。3执行机构上载荷变化频繁，且可能出现过载，这时应加过载保护装置。4主、从动轴要求同步时，应采用无滑动传动装置。5传动装置的选用必须与制造水平相适应。尽可能选用专业厂生产的标准传动装置。如减速器、变速器和无级变速器等。1.6色带驱动机构色带驱动机构的作用是驱动色带运动，不断改变色带被打印针撞击的部位，保证色带均匀磨损，从而延长色带的使用寿命。字车驱动皮带轮以及色带驱动机构的驱动齿轮。两者同轴、同步运行，同时由一台步进电动机驱动。当打印头向左运行时，由齿轮和摆臂构成的周转轮系逆时针转动，使得齿轮与齿轮啮合保证色带驱动轴的转向为逆时针。反之，当打印头向右运行时，周转轮系顺时针转动，使得齿轮与齿轮啮合(齿轮与齿轮为双联齿轮)，同样保证色带驱动轴的转向为逆时针。加入这一齿轮机构的可以确保色带与打印头同步运行，同时也使得色带得以单向运行。1.7走纸机构在一篇打印字符中，字车负责字符的横向移动，而走纸机构负责字符的纵向移动。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。2针式打印机的控制装置针式打印机的各个动作在控制装置的控制之下工作。控制装置包括微机控制系统、驱动电路系统、接口和电源。图3.打印机结构图2．1微机控制系统微机控制系统主要包括有CPU和ROM及存储器。根据CPU的数量不同，打印机可以分为单一CPU结构和主从CPU结构。信息的传递控制、字车的行走控制、打印头的控制、打印机操作面板的控制以及打印机上DIP开关信息的读取和处理。所以针式打印机也就是一个完整的微型机。对打印机的各种控制是通过软件进行的。软件控制程序和各个字符的点阵字库都存储在ROM存储器中，而用户自定义的字符以及计算机发来的打印命令则存储在删存储器中。2．2传感器系统打印机的内部装设有若干个传感器，有的是为了保证打印字符的位置准确，有的是保证打印机的正常工作。针式打印机中常见的传感器包括字车左边界检测传感器、纸尽检测传感器和打印头温度检测传感器。(1)字车左边界检测传感器字车左边界检测传感器的作用是检测装载打印头的字车是否回到了左侧起始位置。打印机每次打印时都以此处作为基点，以保证打印字符的纵向对齐。(2)纸尽检测传感器与字车左边界检测传感器一样，纸尽检测传感器也同样采用光电传感器或机械微动开关。当采用光电开关时，会使用反射式光电开关。当有纸时光线被反射，反射光使光敏三极管导通，否则三机关截至。(3)打印头温度检测传感器如果打印头的温度过高会使打印头损坏。打印头温度检测传感器就是为防止打印头温度过高而设置的。该传感器通常为热敏电阻，安装在打印头内部。当温度过高时，传感器的输出经CPU处理后会停止打印头的工作，防止打印头损毁。这时虽说字车仍在工作但是却不能打印字符。2．3驱动电路图4.打印机控制流程框图驱动电路的功能是驱动字车的行走电动机、打印纸的供纸电动机以及打印头的电磁铁，每一部分都有各自的驱动电路。驱动电路受控于CPU。驱动电路将CPU的控制信号加以放大分别控制字车驱动步进电动机、进纸驱动步进电动机和打印头电磁铁2．4接口电路接口电路的作用是沟通打印机与计算机之间的信息。计算机向打印机发出的数据、控制指令以及打印机向计算机反馈的应答信号均通过接口电路联通。打印机上用的接口主要有并行接口、串行接口(RS一232接15)和USB接口三种。2．5电源电源为打印机提供各种电压要求的直流电源。开关电源作为稳压电源，给电子设备提供稳定的工作电压，也是打印机电源供电电路的重要部分。