打印机基本工作原理--完整版

打印机的基本工作原理1.1.3打印机的基本工作原理一.阵式打印机的基本工作原理针式打印机是与传统手写较为接近的一类打印机。针式打印机的打印头是由打印针构成的，不同厂家的针式打印机，只是电路设计和内含的单片机软硬件不同而已，其基本工作原理基本相同，即：打印机在自身微处理器(主控电路)的控制下，启动字车执行横向位移，与此同时，装载在字车上的打印头也产生横向微步移动，打印头中排成一列、两列或三列的打印针每移动一步，机子便按照机内字符库中的字形编码矩阵格式激励出打印针进行打印，形成字符。其具体工作原理是：加电后，按进纸键，机子执行进纸动作，按联机键，接口电路接收主机发送来的打印控制命令、字符打印命令和图形打印命令。打印机及微型计算机根据送来的信息进行相应的处理，从字符库或汉字库中调出相对应的字符或图形编码首列地址(正向打印时)或末列地址(反向打印时)，按送来的信息一列一列找出相对应的字符或图形编码，经驱动电路送到打印头，激励打印针出针，击打色带后，在打印纸上打印出相应的字符或图形。字符库和汉字库都是事先存在打印机微型计算机内部的EPROM芯片内。由不同的点阵组成不同的字符或汉字，并事先分配好地址，针式打印机打印汉字时，实际上是打印字符或图形的点阵，通过点阵的密集，形成字符或图形的线条或图块。二.喷墨打印机的基本工作原理喷墨打印机是借助于内置的墨水喷头，在打印信号的驱动下向打印纸喷射墨水来实现字符及图形打印的。根据墨水喷射方式的不同，喷墨打印机又分为连续式和按需式两种。连续式喷墨打印机的工作方式为电荷调制式，其墨水连续地从喷头中喷出，喷射的墨水滴受到字符集点阵调制的控制进行充电，利用偏转电极来改变墨水滴的前进方向，选出的点阵墨水滴到纸上形成图案。其主要特点是打印速度快，易实现彩色打印且打印纸可使用普通纸。其不足之处是对墨水需要进行加压，还需要专用墨水回收装置回收多余的墨滴，从而浪费大量的墨水。按需式喷墨打印机的结构简单，其墨水从喷头中喷出是随机的，与连续式喷墨打印机相比，没有回收装置和加压装置。根据其墨水喷射驱动方式的不同可分为压电式喷墨打印机和热喷墨打印机。压电喷墨打印机是将许多小的压电陶瓷放置在喷墨打印机的打印头喷嘴附近，利用它在电压作用下会发生形变的原理，使喷头中的墨汁喷出，在打印纸表面形成图案。用压电喷墨技术制作的喷墨打印头成本比较高。为了降低成本，生产厂家将此类打印喷头和墨盒设计成分离式结构，更换墨水时不必更换打印头。它对墨滴的控制力强，容易实现高精度的打印。缺点是喷头容易堵塞，更换成本较高。热喷墨打印机的工作原理是通过喷墨打印头(喷墨室的硅基底)上的电加热元件(通常是热电阻)，在3μs内急速加热到300℃，使喷嘴底部的液态油墨汽化形成蒸汽泡，该蒸汽膜将墨水和加热元件隔离，避免将喷嘴内全部墨水加热。加热信号消失后，加热陶瓷表面开始降温，但残留余热仍促使蒸汽泡在8μs内迅速膨胀到最大，由此产生的压力压迫一定量的墨滴克服表面张力快速挤压出喷嘴。随着温度继续下降，蒸汽泡开始呈收缩状态。喷嘴前端的墨滴因挤压而喷出，后端因墨水的收缩使墨滴开始分离，蒸汽泡消失后墨水滴与喷嘴内的墨水就会完全分开，从而完成一个喷墨的过程。喷到纸上墨水的多少可通过改变加热元件的温度来控制，最终达到打印图像的目的。其喷墨过程示意图如图1－8所示。以上是为了方便理解而进行了分段说明，实际工作中，打印机喷头加热喷射墨水的过程，是相当高速的。从加热到蒸汽泡的成长一直到消失，准备下次喷射的整个循环只耗时140～200μs。用这种技术制作的喷头工艺比较成熟，成本也很低廉，但由于喷头中的电极始终受电解和腐蚀，直接影响使用寿命。所以采用这种技术的打印喷头通常都同墨盒做在一起，更换墨盒时同时更换新打印头。三、激光打印机的基本工作原理激光打印机的图像生成系统和定影系统的工作原理与复印机相似，也是采用激光束将电信号调制成光信号，经过激光束照射到充有正电荷的硒鼓表面进行曝光，使硒鼓表面的正电荷与基层的负电荷中和，未曝光部分形成与点阵信息对应的字符潜像，带正电荷。当硒鼓转动时，正电潜像吸附碳粉，形成墨粉字符。当硒鼓不断地转动到打印纸的上方时，由于打印纸的下方装有静电棒，又由于静电棒的吸附作用，将墨粉吸附到打印纸上形成色粉像，依靠静电吸附在纸的表面，此时的色粉像很容易被擦掉。为此，激光打印机还采用加热或加压的方法将激光显影粉固定在纸上。由上、下两定影辊构成定影机构，其中，下辊为主动辊，辊轴处部包着一层较厚的具有高强度弹性的硅橡胶，硅橡胶表面粘附着一层很薄且光滑耐磨的有机材料。上辊为加热辊，其结构如图1－9所示。辊的外部套着一层厚约0.2mm的桶形外套，它将打印纸与静止的内轴隔离，起到保护加热板条和避免印字变形的作用。上鼓有内轴，主要由电阻丝加热板条、串联式过热保护器和辊架构成，支撑着桶形外套，使桶套能准确地绕轴转动，并与下辊同步转动。激光打印机采用加热的方式定影，定影温度一般选在纸的燃点。当下辊转动时，带动桶形外套绕静止的上辊内心轴转动。上鼓的热量通过上下两辊传送到打印纸上，打印纸的表层温度瞬间达到设定温度，使激光显影粉牢固地溶入打印纸，达到定影的目的。在耗材方面，激光打印机与喷墨打印机类似，采用碳粉为定影材料，碳粉装在碳粉盒内，与感光鼓平行安装。其他送人和输出打印纸的工作原理与针式打印机类似，不再重述。1.2打印机快修工具的选择和使用1.2.1通用工具的选用检修打印机的通用工具与检修一般的家电类似，如工作台、橡胶防振垫、吸锡器、电烙铁、芯片起拨器、螺丝刀、镊子、各类钳子和万用表等。由于打印机大多采用数字电路，应同时备有数字万用表和指针式万用表。1.2.2专用工具的选用检修打印机，除具有上列通用工具外，还应具有逻辑笔、示波器、集成电路芯片测试仪等用来测试数字电路的专用工具。以下对常见的几种专用工具进行介绍。一、示波器示波器的种类很多，有单踪和多踪示波器之分，其使用方法可参照使用说明书。检修针式打印机一般采用多踪示波器。因为多踪示波器可同时观察或门电路的输入、输出情况，并可测量从输入到输出所需时间。特别在检修打印机的单片机时，采用多踪示波器可测量其数据总线和地址总线的所有信号，能直接观察到逻辑电平与其相对应的地址码和数据码是否相符。二、逻辑笔逻辑笔采用不同颜色的指示灯来表示数字电平的高低和长短，是测量数字电路一种较为简便的工具。使用逻辑笔可快速测量出数字电路中有故障的芯片。逻辑笔上一般有两只或三只信号指示灯，红灯一般表示高电平，绿灯一般表示低电平，黄灯表示所测信号为脉冲信号。在检修打印机时，有许多脉冲信号只在开机瞬间出现，采用示波器很难测量出来，而采用逻辑笔则能测出哪些瞬间出现的信号为低频脉冲信号。三、集成电路芯片测试仪集成电路芯片测试仪是用于测试集成电路芯片是否正常的仪器。检修打印机所用的集成电路测试仪最好采用既能测试出数字芯片，又能测试出数字芯片外接存储器的测试仪。它能正确判断出打印机的单片机是否正常，检修起来特别方便。1.3打印机元器件质量快速检修方法1.3.1针式打印头的快速检修方法当针式打印机出现漏线故障时，大多是由于打印头断针。可用无水酒精擦净出针处，如有缺空针位则大多是由于断针所致，若无则是其他故障导致不出针，如信号线断路、打印针线烧毁或打印针导向孔堵塞等。出现断针后，将打印头连接电缆线一端朝下，左列针号为2至24的偶数，右列针号为1至23的奇数，针号2、6、10、14、18、22、3、7、11、15、19、23为长针，针号4、8、12、16、20、24、1、5、9、13、17、21为短针。记下断针编号即可找到相应的断针。打印针换针是一项操作较为仔细的工作，其具体方法如下：对首次换针的打印头，首先将打印针体和散热片分离开，因它们之间是用软胶固定的，如用敲击法分离则不易成功反易造成变形损坏，较为可靠的办法是用小台钳借助于垫块将其慢慢顶出。分离后即可看到它的内部结构：针体分内、外两层，外层为长针12根，内层为短针12根，且分别在出针口两边各呈6/12根隔根分布，如图1-10所示，然后通过三脚卡簧使其紧密结合成一个整体。拆卸时，尽量避免将前散热片与打印针体分离，否则会因二者之间松动，给换针造成困难。实际检修中发现，对针式打印机换针很方便，对照所确定的断针换上即可，但更换短针，则需先将长针全部取出，待短针换好后，再将长针一一装上。对导针板插针时，每插一根针，可将其顶出对照一下针号，以防万一插错而前功尽弃。常见的24针打印机有一块白色导针板，共有24个小孔，分内、外两个椭圆，其中内椭圆线上的12孔被外层长针占用，外椭圆线上的12孔被内层短针占用，插短针时应注意掌握排列顺序。打印头另一个常见故障是驱动线圈损坏。判定驱动线圈是否损坏的方法是：将一根打印头电缆一端插入打印头，用万用表测量另一端对应的驱动线圈的直流电阻，一般驱动线圈的直流电阻应为33Ω±2Ω，如果测得的阻值偏差较大，可能是线圈开路或短路，会引起不出针或出针无力的现象。测试时可将万用表的一支表笔接公共端，另一支表笔接各个驱动线圈的对应点。更换单个线圈时可先用吸锡器将线圈上的焊锡去掉，再用刀片将周围的胶割开，取下单个线圈，更换即可。引起打印驱动线圈开路故障的原因大多是主板上的打印针驱动管损坏。驱动管被击穿短路，会引起驱动电流过大，将驱动线圈烧坏。判断驱动管是否有故障，可用万用表测量打印头电缆。红表笔接公共端(公共端为驱动电源正极)，黑表笔接驱动管的各个对应位置。正常时，测得的直流电阻应为18kΩ左右，如偏差较大，则说明该驱动管已损坏。每个驱动管对应一根打印针，例如LQl600K打印机主板上有24个驱动管Q1～Q24，分别对应1～24号打印针。还有一个比较容易忽视的故障，就是打印头电缆故障，该故障较简单，但检修时容易忘记。由于打印头电缆出现局部折断，将引起部分打印针不出针。只要更换打印头电缆后即可排除故障。除上述各部件外，打印头上还有一个重要的元件，即打印头上的温度检测传感器。当打印头连续长时间工作而发热时，打印头温度检测传感器即发出指令，机子自动停机。当打印头温度检测传感器存在故障时，通常有两种故障表现，一种是开机打印时，字车返回初始位置后停止不打印，操作面板上联机指示灯闪烁；另一种是开机打印几行后，字车只作往返运动，不能继续打印，同时联机指示灯闪烁。检修打印头温度检测电路时，首先应检查打印头上的热敏电阻是否正常，再检测温度检测电路各元件有无明显损坏迹象。检修时主要测试温度检测电路的基准电压是否正常，单片机的温度控制端口电压是否正常，一步一步缩小故障范围。以LQl600K打印机温度检测传感电路为例，如图1-11所示。该电路中打印头温度变化使热敏电阻R的阻值也发生相应的变化，进而使R80和热敏电阻的分压相应发生改变，这种变化被传送到CPU的ANO端，被CPU识别。打印头温度限制和CPU模拟端口ANO电压两者之间的关系如表1-1所示。表1-1打印头温度限制和ANO电压的关系┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓┃温度(℃)ANO电压(V)┃┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫┃上限1000.82┃┣━━━━━┳━━━━━━━━━━━━┫┃下限┃常温1.01┃┗━━━━━┻━━━━━━━━━━━━┛在常温下ANO端口的正常电压约为+1.0V，当打印头中的热敏电阻Rt温度超过上限温度100℃时，CPU的ANO端电压降至O.82V，此时打印机自动停止，字车返回到初始位置，同时联机指示灯闪烁，指示打印暂停；当打印头温度高于下降值90℃时，以半速打印；当打印头温度低于下限值90℃时，打印机以正常速度打印。出现故障时，首先应检查打印头电缆和接口是否正常；再将打印头拆下，用万用表测量打印头短针线圈插座中的②、③脚之间的阻值是否为11～12kΩ，如是，则说明热敏电阻正常；再对温度检测电路进行检测；重新开机后测量基准电压VREF是否稳定正常；再测量CPU的ANO端口电压，如电压很快降至0.82V以下，说明检测电容C11、C30存在漏电故障。1.3.2色带的快速检修方法针式打印机的最常见故障就是色带故障，色带故障主要表现为以下几个