针式打印机的原理.doc

针式打印机的原理针式打印机具有结构简单、使用灵活、技术成熟的优点，同时还具有高速跳行、多份拷贝和大幅面打印的独特功能。因此，目前国内使用的打印机中，针式打印机仍占一定的份额。（一）针式打印机的结构及各部件功能针式打印机是由单片机、精密机械和电气构成的机电一体化智能设备。它基本上可划分为打印机械装置和控制电路两大部分。1、打印机械装置针式打印机的机械装置主要包括：打印头、形成字行的横移机构即字车机构、完成全页打印功能的换行机构即输纸机构，以及显现字符、汉字、图形等功能的色带机构。另外，还有机架和外壳。打印机的器件如图2-5所示。 图2-5 针式打印机器件图（1）、打印头打印头是成字部件，装载在字车上，用于印字，是打印机中的关键部件。打印机的打印速度、打印质量和可靠性在很大程度上取决于打印头的性能和质量。A、打印头可按打印头的针数和结构分类。1）、打印头按其所具有的针数分类，可分为1，5，7，8，9，12，14，16，18，24，32和48针。1针：用于行式打印机，通常为单针多头。9针：用上7针或下7针组成57点阵、79点阵字符、图形或1416及1818点阵汉字（打印汉字须分两次，第一次打印一行汉字上半部分，第二次打印该行汉字下半部分。）24针：可组成2224及2424点阵汉字。目前汉字打印机绝大部分是24针的。32针：可组成3032及3232，点阵汉字。48针：可组成4848点阵精密型汉字。2）、印字机构中广泛采用电磁铁作为动力源，驱动击打件（弹簧或簧片、衔铁、打印针构成的组件）及撞击打印媒体（打印纸和色带）而印字。按照打印头的结构（即电磁铁的型式），打印头又可分为螺管式、拍合式、储能式和音圈式等几种。目前国内常用的打印头是拍合式和储能式。A、拍合式它由铁芯和线圈组成电磁铁，如图2-6。 该图中为打印头线圈没有通电时的情况。打印针针体与衔铁和弹簧板焊成一体。由于永久磁铁的强大吸引，钢制弹簧板被吸而靠近铁芯处于紧张状态，此时，打印针 离开色带处于停止状态。当电路部分收到计算机发来的打印驱动信息而产生脉冲电流时，打印头线圈通电产生磁场，磁场方向与永久磁铁的磁场方向相反，从而使作 用在弹簧钢板上的引力为零，弹簧板要恢复其自由状态而离开铁芯，从而带动衔铁和打印针冲向色带，迫使色带向纸张作高速冲击，由于打印辊的阻挡，纸上被冲击 的地方就出现一个黑点当脉冲电流消失后，打印头线圈失去电流，永久磁铁的铁芯又将弹簧板和打印针吸回，处于待发状态。图2-6 拍合式打印头击针原理B、储能式这 种打印头的工作原理是用永磁铁作用于衔铁簧片，使其处于储能状态，即打印针储存了击打能量。线圈通电时，由铁芯和线圈所组成的电磁铁建立起一个与永磁铁相 反的磁场，使永磁铁的吸力减小，当吸力小到等于或小于衔铁簧片的弹性恢复力时，衔铁簧片上的机械能量释放，推动衔铁使打印针飞出，撞击到色带、打印纸和打 印辊上而印字。线圈断电后，衔铁及其簧片又被永磁铁吸回原来位置，打印针收回。如图2-7。B、打印头的结构和针的排列。1）、 打印头的结构虽然按照电磁铁的型式可分为几种，但打印头的总体结构有许多共同之处，如驱动组件（铁芯、线圈和衔铁等）、打印组件（打印针和导板等）、散热 件和支架以及垫片等均是打印头中不可缺少的部分。这里以储能式打印头为例，它主要由轭铁座、线圈、永磁铁、击打件和导板组件等组成。2）、9针打印机的针在前导板处，其针端纵向单排一列。24针打印机的针一般按奇数和偶数分成二纵列，如图2-8。这样可以使得上、下相邻的点在印字时能互相覆盖。但也有纵向排为三列的。 图2-7 储能式打印头击针原理 图2-8 24针打印机针排列图（2）字车机构A、 字车机构是串行式打印机用来实现打印一个点阵字符或汉字及一行字符或汉字的机构。字车机构中装有字车，采用字车电机（步进电机）作为动力源，在传动系统的 拖动下，字车将沿导轨做左右往复直线间歇运动，从而使字车上的打印头能沿字行方向、自左至右或自右至左地完成一个点阵字符或汉字以及一行字符或汉字的打 印。B、字车机构的传动方式大体上可以归纳为两类：挠性传动和刚性传动。挠性传动采用同步齿形带传动或钢丝绳传动。目前国内市场上针式打印机基本上采用的是挠性传动的同步齿形带传动。字车电机普遍采用步进电机。（3）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，它主要由输纸电机、偏心轮、打印辊和齿轮成。输纸机构采用输纸电机作为动力源，在传动系统的拖动下，使打 印纸沿纵向前、后移动，以实现打印机全页打印。当打印完一页后，由它来实现走纸换行。输纸方式一般有摩擦输纸、齿轮馈送和压纸滚筒馈送等。其中摩擦输纸和 压纸滚筒馈送适用于无输纸孔的打印纸，齿轮馈送适用于有输纸孔的打印纸。目前所有的针式打印机，大多数都具有输送两种打印纸的机构。（四）打印机的主要技术指标有关打印机性能描述的指标主要包括：分辨率、打印速度、打印幅面、接口方式、缓冲区的大小等。（1）、分辨率（DPI）打印机的打印质量是指打印出的字符的清晰度和美观程度，用打印分辨率来表示，单位为每英寸打印多少个点（DotsPerInch，简称DPI），由喷嘴间的距离决定。通常把印字的质量分为纸质量（草稿质量）、近似印刷质量（仿信函质量）和印刷质量三个等级。针式打印机的分辨率一般为180DPI；喷墨打印机的分辨率近于600DPI；激光打印机的分辨率为600DPI以上，甚至可达1200DPI；至于精密照排机，低档的约在7002000DPI，高档的则可达20003000DPI。值得注意的是即使在同样的分辨率指标下，不同产品的打印机，即使功能相同，打印出的效果也可能会大相径庭。这是因为打印质量还与单点大小有关，更进一步来说，打印质量还与单点的色彩饱和度、点、定位精度和点的形状有关。所 谓色彩饱和度，即色彩在点内充满的程度。对于针式打印机，因其色带材料的精细程度不够，使得色彩饱和度较差。喷墨打印机因为液滴喷射形成墨点，只要打印介 质适当，其色彩饱和度一般很好。激光彩色打印机，由于其墨粉较精细，又是被热熔（或热压）附着于介质表面，其色彩饱和度也颇佳。（2）、打印速度打 印机按印字输出方式可分为串式、行式和页式。串式打印方式是指逐字、逐行、逐页地顺序打印，打印的基本单位为一字符，串式打印机的打印速度一般不高。行式 打印机是逐行、逐页地打印，打印的基本单位为一行，每次打印行缓冲区内一行的内容，这类打印机的打印速度较快。页式打印机是逐页打印，打印的基本单位是一 页，每次打印页缓冲区中一页的内容，其打印速度非常快。因此，打印速度也可分为串式、行式和页式打印速度。串式打印机的打印速度用每秒钟的字符数（CPS）来表示；行式打印机用每分钟打印的行数（LPM）来表示；页式打印机用每分钟打印的页数（PPM）来表示。例如，HPLaserJet6L激光打印机的打印速度为6PPM。（3）、打印幅面打印机的打印幅面一般有：A0（1189mm841mm）、A1（841mm594mm）、A2（594mm420mm）、A3（420mm297mm）、A4（297mm210mm）、B0（14561030mm）、B1（1030mm728mm）、B2（728mm515mm）、B3（515mm364mm）、B4（364mm257mm）、B5（257mm182mm）等几种。（4）、接口方式一些打印机并不需要电缆，例如无线红外便携式打印机。但是，所有的打印设备都需要具备某种端口和你的计算机相连以交换数据。几乎所有的打印机都使用并行端口并行端口是打印机和其他各种外部设备通向计算机的三条主要通路之一（另外两种常用外部打印机端口为IEEEl394通常被称为FireWire，和USB）。除了键盘和显示器使用的端口之外，PC特别指定了两种不同的为外部设备设置的端口：串行端口和并行端口。起初，大部分打印机使用并行端口，但是也确实存在串口打印机。不过，串口打印机的应用最终远不如并口打印机广泛。现在，并行端口很快也成为计算机连接其他各种外设的选择。为什么串行端口会受到冷落呢?如图2-3所示，我们同时来比较这两种端口，你会发现串行端口只有9针，而并行端口有25针。这就是问题的答案：并行端口明显可以传输更多的数据。事实上，并行通讯电路可以通过这些针同步传输数据。图2-3 并口与串口另一方面，串行通讯电路只能将数据一个接一个向下传递（所以称为“串行”），所以数据通路非常窄。图2-4所示为两种端口传输方式的差别。上图为并行连接，所有的线路同步传输出去；下图为串行连接，一条线路顺序传输数据。这就是为什么串口打印机已经过时的原因，并行端口能够比串行端口更多更快的传输数据。图2-4 并口与串口传输尽管计算机上的USB端口看起来比较小，但是它确实是一个“连接巨人”。通过使用USB，可以实现如下优势特性：A、高速数据传输标准USB端口的数据传输速度为每秒12兆比特，这使得连接诸如摄像头、Modem、游戏杆、扫描仪这些外部设备（当然还有打印机）更加得心应手。B、几乎无限制的连接能力单个USB端口就可以连接最多127个外设。C、不需要特别设置USB能够被Windows98/NT/2000/XP完全支持。插入一台设备，Windows能够自动检测出来。另外，所有的iMac和MacintoshG3机也都支持。D、Windows和MacOS都无须重新启动在计算机运行期间，USB设备可以“热插拔”，无须关闭和重新启动计算机。E、在线供电USB还能够向多种计算机外部设备提供电能，这样就不再需要AC适配器了。总之，这种新型端口已经是绝大多数计算机生产的标准配制了。虽然提供了这么多特性，USB仍然不能够完全取代并行端口。并行标准使用得太广泛了，它可以支持当今生产的所有打印机，所以现在还不是丢弃它的时候。但是，一些打印机确实能从USB端口获益（这一点从现生产的打印机越来越多使用USB端口可知）：便携式打印机、高端图形打印机和多合一打印机需要USB的速度和便利。例如，便携式打印机可以通过USB端口得到电力，从而不再需要电源适配器了；因为以超过16百万色扫描的图像常常会占用30到40MB内存，所以照片级的图形打印机也可以通过USB端口更快地得到要打印的文件。（5）、缓冲区打印机的缓冲区相当于计算机的内存，单位：KB或MB。最简单的缓冲区只能存放一行打印信息，通常小于等于256个字节，计算机只能送一行信息给打印机，当这一行信息打印完后，即