打印机结构及原理

打印机结构、原理及常见故障 收藏
打印机结构及原理
打印机是一种复杂而精密的机械电子装置,而无论那种打印机,其结构基本上都可分为机械装置和控制电路两部分,这两部分是密切相关的。机械装置包括打印头、字车机构、走纸机构、带传动机构、墨水(墨粉)供给机构以及硒鼓传动机构等等,它们都是打印机系统的执行机构,由控制电路统一协调和控制;而打印机的控制电路则包括CPU主控电路,驱动电路,输入输出接口电路及检测电路等。
虽然打印机的外观千变万化,打印出来的图形,彩也各不相同,究其原理,我们可将常用的打印机分为三种类型:针式打印机、喷墨打印机和激光打印机。
简要介绍一下三种打印机的结构和工作原理。
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针式打印机的工作原理是这样的:主机送来的代码,经过打印机输入接口电路的处理后送至打印机的主控电路,在控制程序的控制下,产生字符或图形的编码,驱动打印头打印一列的点阵图形,同时字车横向运动,产生列间距或字间距,再打印下一列,逐列进行打印;一行
打印完毕后,启动走纸机构进纸,产生行距,同时打印头回车换行,打印下一行;上述过程反复进行,直到打印完毕。
针式打印机之所以得名,关键在于其打印头的结构。打印头的结构比较复杂,大致说来,可分为打印针,驱动线圈,定位器,激励盘等等。简单的说,打印头的工作过程是这样的:当打印头从驱动电路获得一个电流脉冲时,电磁铁的驱动线圈就产生磁场吸引打印针衔铁,带动打印针击打带,在打印纸上打出一个点的图形。因其直接执行打印功能的是打印针,所以这类打印机被称为针式打印机。
喷墨打印机的工作原理基本与针式打印机相同,这两者的本质区别就在于打印头的结构。喷墨打印机的打印头,是由成百上千个直径极其微小(约几微米)的墨水通道组成,这些通道的数量,也就是喷墨打印机的喷孔数量,它直接决定了喷墨打印机的打印精度。每个通道内部都附着能产生振动或热量的执行单元。当打印头的控制电路接收到驱动信号后,即驱动这些执行单元产生振动,将通道内的墨水挤压喷出;或产生高温,加热通道内的墨水,产生气泡,将墨水喷出喷孔;喷出的墨水到达打印纸,即产生图形!这就是压电式和气泡式喷墨打印头的基本原理。而喷墨打印机的控制原理,工作方式基本与针式打印机相同,这里就不赘述了!
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激光打印机的结构及其工作原理。
当计算机主机向打印机发送数据时,打印机首先将接收到的数据暂存在缓存中,当接收到一段完整的数据后,再发送给打印机的处理器,处理器将这些数据组织成可以驱动打印引擎动作的信号流,对于激光打印机而言,这个信号流就是驱动激光头工作的一组脉冲信号。
激光打印机的核心技术就是所谓的电子成像技术,这种技术结合了影像学与电子学的原理和技术以生成图像,核心部件是一个可以感光的硒鼓。激光发射器所发射的激光照射在一个棱柱形反射镜上,随着反射镜的转动,光线从硒鼓的一端到另一端依次扫过(中途有各种聚焦透镜,使扫描到硒鼓表面的光点非常小),硒鼓以1/300英寸或1/600英寸的步幅转动,扫描又在接下来的一行进行。硒鼓是一只表面涂覆了有机材料的圆筒,预先带有电荷,当有光线照射时,受到照射的部位会发生电阻的变化。计算机所发送来的数据信号控制着激光的发射,扫描在硒鼓表面的光线不断变化,有的地方受到照射,电阻变小,电荷消失,也有的地方没有光线射到,仍保留有电荷,最终,硒鼓表面就形成了由电荷组成的潜影。
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墨粉是一种带电荷的细微塑料颗粒,其电荷与硒鼓表面的电荷极性相反,当带有电荷的硒鼓表面经过显影辊时,有电荷的部位就吸附了墨粉颗粒,潜影就变成了真正的影像。硒鼓转动的同时,另一组传动系统将打印纸送进来,经过一组电极,打印纸带上了与硒鼓表面极性相同但强得多的电荷,随后纸张经过带有墨粉的硒鼓,硒鼓表面的墨粉被吸引到打印纸上,图像就在纸张表面形成了。此时,墨粉和打印机仅仅是靠电荷的引力结合在一起,在打印纸被送出打印机之前,经过高温加热,塑料质的墨粉被熔化,在冷却过程中固着在纸张表面。
将墨粉传给打印纸之后,硒鼓表面继续旋转,经过一个清洁器,将剩余的墨粉去掉,以便进入下一个打印循环。
由以上原理可以看出激光打印机与针式、喷墨打印机的一个本质的区别在于:激光打印机打印一次成像一整页,是逐页打印;而针式和喷墨打印机都是打印头一次来回打印一行,是逐行打印。因此,相同打印要求下,激光打印机的打印速度要比针式打印机和喷墨打印机要快,这也是激光打印机的一个优势所在。
三种打印机特点及应用范围
针式打印机由于采用的是机械击打式的打印头,因此穿透力很强,能打印多层复写纸,具备拷贝功能,另外还能打印不限长度的连续纸。使用的耗材是带,在三种打印机中是最廉价的一种。其缺点就是体积、重量都较大,打印噪音大,精度低,速度慢,一般无打印彩图像功能。适合有专门要求的专业应用场合,例如财务、税务、金融机构等等。常见的机型有EPSON的LQ系列,如LQ-680K;STAR的AR、CR系列,如AR-6400等。
喷墨打印机打印精度高,通常都能打印彩图像,而且体积及重量都可以做的非常小巧,
甚至能随身携带打印,打印时的噪音也很小。但使用的消耗材料-墨水,是三种打印机中相对来说最为昂贵的!而且,想要打印精美的图像,还要使用同样昂贵的专用打印纸才能有很好的打印效果。因此喷墨打印机的使用成本很高!同时,也不具备拷贝和打连续纸功能。适合对打印质量要求高但数量较小的场合,如家庭,小型办公室等等。常见的机型有EPSON的STYLUS PHOTO系列,如STYLUS PHOTO 900;CANON的i系列,如i6500、i355等。
激光打印机的打印精度也很高,基本上与喷墨打印机无太大区别。它使用的耗材-硒鼓,其成本介于针式打印机和喷墨打印机之间。同样也能打印彩图像,且对打印介质的要求
没有喷墨打印机那么高。打印的速度是三种打印机中最快的,而且噪音也很小。但体积和重量相对喷墨打印机要大。也只能逐页打印,无拷贝和打印连续纸功能。适合打印数量大,任务重的场合,如大型商务机构,设计、印刷领域等等。常见的机型有惠普HP的LaserJet系列,如LaserJet1010,Color LaserJet 8550等。
. 打印机常见故障及解决方法
打印机是一种机电一体化的精密设备,结构一般都比较复杂,相对计算机的其他外部设备,故障率也比较高,但通常也比较容易处理,下面分别就三种类型的机器各自介绍一下常见故障和解决方法。
针式打印机的常见故障
针式打印机相对另外两种打印机来讲,其机械成分在机器中的比重是最大的,因此,它的机械问题就很多,尤其是在进行主要操作的部分,如打印头、字车机构、走纸机构等等。
针式打印机的打印工作最终是由打印头完成的,打印头是其工作负荷最繁重的部分,所以也是最容易出问题的部分。打印头的常见问题有断针,打印模糊等等。
书法教学系统打印头断针,表现为打印的文本上每行明显的出现一条或数条摆线,或缺少某一水平笔画。要判断是否断针,需取下打印头后盖,压下每根针的衔铁,看打印头前部是否有针头伸出,如未伸出,即可认为该针已断,一般更换新针即可解决。当然,也有可能出现每根针都正常但也有类似断针表现的问题,这一般是由打印头的针驱动线圈开路或短路或针驱动电路故障引起,需检查上述电路部分,这里就不详述了。
针式打印机的打印头工作任务繁重,因此,在使用了一段时间后,打印头内可能会被污物堵赛,造成打印模糊;而打印针也可能因机械磨损而变短,导致击打力度下降,表现也同样是打印不清晰。对堵赛的情况,可将打印头浸泡在无水酒精中用超声波清洗机清洗干净即可;对针磨损的情况,可适当调近打印头与纸张间距尝试,若故障无明显改善,一般只能更换打印头解决。当然,带用旧无油墨,或是打印头与纸张间距过远,也可能导致打印模糊不清,但这就不是打印头本身的问题了,只要更换新带或调整间距就可解决了。
针式打印机是逐行打印,每打印一行字车机构就要来回移动一次,因此,字车机构也是其故障高发的部位,常见故障有打印文本上下错位,字车撞墙,字车走动异常等等。
打印文本上下错位,其表现为打印文本的上下起始位不固定,在打印一行或数行文字后起
始位向左或向右偏移,偏移距离不定,造成文本上下错位脱节,无法阅读。字车走动异常,表现为字车不能运行或运行速度不均匀、加电后字车不能回到初始位置、打印过程中打印头不回车或回车不正常。导致上述问题最基本也是最直接的一个原因就是字车电机负荷过重。这一般都是因为字车导轨太脏或生锈,使字车来回移动的阻力太大或阻力不均匀,产生上述问题。要解决上述问题,一般要将字车导轨清理干净并加上优质润滑油,情况严重的,还要将字车机构与导轨分离拆开,清理字车滑动轴承部分,以保证字车运行自如。这样处理过后,错位及走动异常的现象基本都可解决了。
字车撞墙,是指打印机在打印过程中字车回到左边界后仍继续前进,撞击左边界,字车电机发出异常声音。这通常是因为打印机的初始位置传感器没检测到字车所致,一般情况下,只需将传感器向右边稍作调整即可,少数情况下应检查该检测电路。当然,字车导轨阻力太大也同样能造成撞墙的故障。
另外,字车电机损坏或其驱动电路损坏,都可能造成上述故障,此时就需要检查上述电路部分了。
走纸机构相对打印头和字车机构来说,负荷较小,故障率也较低,常见的有不走纸或走纸
不均匀、缺纸等。
不走纸或走纸不均匀的原因通常是走纸电机或驱动电路损坏,传动机械故障,驱动软件不匹配等等。一般来讲,走纸电机损坏的情况比较多,通常是因为用户在通电的情况下用手转动进纸手柄,或正常打印时强行撕纸,导致走纸电机负载过重而烧坏。此时在断电情况下手动转动进纸手柄,能明显感觉轻微的振动感,与电机正常时转动的平滑的感觉有很大不同。一般更换走纸电机就能解决问题。机械部分的故障大多表现为传动齿轮之间咬合不紧密,或齿轮磨损打滑导致。此时需仔细观察传动机构,将错位、脱落的齿轮重新定位或更换磨损的齿轮即可。而打印机无规则走纸的情况大多是由于驱动软件不匹配的原因。只要作一下打印机自检测试和联机DOS下的直接文本打印,如能正常走纸,即可确定打印机无硬件上的故障,问题是出在驱动软件上。
缺纸的表现为打印机加电并装好打印纸后,面板仍显示缺纸状态,无法联机打印。这时要重点检查纸张传感器及其电路。纸张传感器一般有机械开关式和光电耦合式两种。机械开关式在长时间使用后,容易发生触点接触不良,导致检测不到纸张,此时需要清洗或更换传感器。对光电耦合式的,要注意是否有灰尘堵住传感器槽孔,一般清理干净即可解决问题。
喷墨打印机的常见故障 绝对值角度编码器
与针式打印机类似,喷墨打印机的打印头也是其工作最繁重的部分,因此发生问题也最多,常见的有打印字迹模糊不清,打印断线等等。
发生上述问题的原因,绝大部分是因为打印机长期未用或添加非原装墨水等原因,造成墨水输送系统障碍或喷头(亦即打印头)堵塞所致。排除的方法一般就是执行清洗操作,如果堵赛情况严重,还需将喷头取下,浸泡在约50-60℃的纯净水中,用超声波清洗机清洗,注意清洗完毕后一定要晾干才能使用。如果多次清洗仍无明显效果,则说明喷头喷孔已被堵死,此时就只能更换喷头了。还有一种情况,就是喷头使用寿命已到,喷孔的精度已经大为降低,导致打印模糊。一般来说,对爱普生的喷墨打印机,喷头的寿命大约是使用20-30个墨盒;对佳能来说,大约使用10个墨盒喷头的寿命就到了。

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