针式打印机的组成结构及工作原理

针式打印机的组成结构及工作原理第一页，共45页。第6章针式打印机的结构及工作原理1、针式打印机的整机结构：举例机型：EPSONLQ-300K第二页，共45页。6.1.1针式打印机的整机结构爱普生EPSONLQ-300K针式打印机整机结构图字车组件电源开关电源板送纸控杆开关位置第三页，共45页。6.1.1针式打印机的整机结构爱普生EPSONLQ-300K针式打印机整机结构图字车组件电源开关电源板字车组件字车组件字车组件字车组件字车组件字车组件字车组件字车组件字车组件字车组件字车组件字车组件（课堂提问）

第四页，共45页。(1)针式打印机整机组成：

1、电路部分；2、机芯(机械）部分；3、机壳部分。（2)电路部分组成:

1、电源板；2、主板；3、操作面板；4、两个驱动电机；5、四个传感器；6、控制电缆。（3）机芯（机械）部分组成:

1、字车机构；2、印字机构；3、供纸（走纸）机构；

4、色带机构；6.1.1针式打印机的整机结构1、针式打印机各部分组成结构：

第五页，共45页。（8）供纸（走纸）机构:

1、走纸电机；2、打印胶辊；3、压纸轮；4、导纸轮；5、拖纸器组件；6、（手柄）旋钮；7、走纸齿轮组。（9）色带机构:

1、色带；2、色带盒；3、色带导片；4、色带驱动齿轮组；5、同步轮；（4）字车机构:

1、字车组件；2、字车电机；3、同步（齿型）皮带；4、同步（齿带）轮；5、字车导杆；6、滑（动导）轨；

7、原位（初始位置）传感器。（5）印字机构:

1、打印头；2、色带；3、色带导片。第六页，共45页。针式打印机的整机结构综合图针式打印机整机结构1、电路部分2、机芯部分3、机壳部分1、电源板2、主控电路板3、操作面板4、驱动电动机5、传感器6、控制电缆1、字车机构2、印字机构3、供纸机构4、色带机构1、字车组件；2、字车电机；3、同步皮带；4、同步轮；5、字车导杆；6、滑（动导）轨；7、原位传感器。1、打印头；2、色带；3、色带导片；

1、走纸电机；2、打印胶辊；3、压纸轮；4、导纸轮；5、拖纸器组件；6、（手柄）旋钮；7、走纸齿轮组。1、色带；2、色带盒；3、色带导片；4、色带驱动齿轮组；5、同步轮；第七页，共45页。

（10）针式打印机调节控制机构：

1、纸厚调节杆；2、送纸控制杆；3、手柄等组成。3、针式打印机各部件的具体功能：

（1）电源板：交流220V市电经过电源板后，变为直流+35V与+5V，向主板供电。（2)字车:由字车电机相连，带动打印头来回往返移动。（3）同步（齿型）皮带:一端与字车电机相连，中间固定在字车上，另一端与色带驱动轮相连。（4）色带驱动齿轮：由同步皮带驱动，带动色带架转动，从而使色带循环转动。（5）字车导杆：字车的运行轨道。第八页，共45页。3、针式打印机各部件的具体功能：(续）

（6）打印胶棍：卷入纸张，打印针的力量作用在胶棍上，形成文字、图形。（7)操作面板:用户对打印机进行操作控制的部件，操作面板上还有指示灯、按键等部件。（8）电源开关:打开/关闭打印机。（9）导纸板：两边有两个可以滑动的导轨。可以安放各种型号的单页打印纸。（10）打印机盖板：将机芯（机构部件）盖住，不致落入灰尘。（11）：手柄：在关机状态下，必要时可以转动手柄，以转动打印机胶棍。第九页，共45页。3、针式打印机各部件的具体功能：(续）

（12）过（送）纸控制(调节）杆：改变过纸控制杆，可以改变进纸方式，选择单页进纸或连续纸进纸。（13）打印头：内装打印针及打印针驱动线圈，由主板驱动，可以使每一根打印针自由击出或缩回，打印针经过色带、纸张、将用量作用在打印胶棍上，形成一个点，组成文字。（14）打印头电缆线（俗称头缆）：连接打印头与主板，驱动打印头工作。（15）主板：控制整个打印机各部分的工作。第十页，共45页。针式打印机的组成结构方框图打印机机芯部分打印机电路部分第十一页，共45页。6.1.2针式打印机的工作原理：1、针式打印机整机的工作原理

1）打印机在联机状态下，通过打印机的接口电路接收计算机主机发送打印控制命令、字符打印命令或图形打印命令。2）主机发送来的命令通过打印机的CPU进行处理，首先从主控电路板的字库中寻找与该字符或图形相对应的图像编码首列地址（用于正向打印时）或末列地址（用于反向打印时）。3）然后按顺序一列一列地找出字符或图形编码，送往打印控制与驱动电路，并激励打印头出针打印。第十二页，共45页。1、针式打印机整机工作程序：

在打印字符（汉字）或图形时，基本上是按照下列步骤编制监控程序来控制打印机完成打印过程：（1）启动字车；（2）检查打印头是否进入打印区；（3）执行打印初始化；（4）按照字符（汉字）或图形编码，驱动打印头打印一列；（5）产生列间距；（6）产生字间距；（７）一行打印完成后，启动输纸电机，驱动打印辊和打印纸输纸；（８）换行找到末列地址，从反向打印第二行（双向打印时）；或回车，找到下一行首列地址，正向打印第二行（单向打印时）；（９）如此往复，起到本页打印任务结束。第十三页，共45页。6.2针式打印机关键电路、关键机械工作原理：6.2.1针式打印机电源电路：

（1）当将电源线插入打印机电源插孔后，电源板上的AC噪声滤波电路将交流声去除；（2）AC电压在经过全波整流和滤波后产生直流电压；（3）这时的直流电压为300V左右，再经过开关电路和二次整形滤波电路后，得到一个DC35V的直流电压；（4）为了使输出的DC35V电压保持稳定，在得到+35V电压后，经过电压检测电路与开关电路相连的反馈控制电路，使得DC35V保持稳定；（5）同时，DC35V电压经过一个DC9V稳压电路，产生+9V，以提供给主板上的DC５Ｖ整流器使用；（６）DC９V电压有个过压保护电路，如果输出电压达到或超过+11VDCJ时，+9V过压保护电压会切断供电，同时，开关电路也停止工作，DC35V也停止输出；（7）而DC35V电压也有过压保护电路，如果输出电压达到或超过+36V时，将使开关电路停止工作，也使DC35V输出停止；第十四页，共45页。2、针式打印机电源电路工作示意图：

打印机电源板正常工作时，将产生两组电压：+35V和+9V。其中：1、+35V电压分别为字车电机驱动、走纸电机驱动及打印头线圈驱动提供电力。2、+9V电压分别为主板逻辑电路、各个传感器、控制面板指示灯及字车电机/走纸电机的保持提供电力。第十五页，共45页。6.2.2针式打印机主板控制原理

复位芯片：具有硬件复位和电源关闭检测功能。ROM：只读存储器；RAM：随机存储器；EEPROM：可用电编写和擦除的只读存储器。微处理器第十六页，共45页。EPSONLQ-1600K打印机的电路结构第十七页，共45页。

操作面板（亦称控制面板）置于打印机外壳上，是专为用户进行操作打印机而设置的，操作面板上主要有若干个按钮开关，若干个指示灯。

常见针式打印机一般有：

①联机/脱机键、②换行键/换页键、

③电源指示灯、④纸尽指示灯、

⑤联机/脱机指示灯等。

一般情况下每一个开关有两个以上的功能。1）操作面板：扩展知识：针式打印机的控制电路第十八页，共45页。

打印机的主控电路本身是一个完整的微型计算机，它由微处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、地址译码器和输入/输出电路、打印头数据形成及驱动电路、字车及走纸电机控制电路等组成。

作用：主控制电路是打印机的控制中心，它通过接口电路接收来自主机的数据和控制信息，检查各个状态传感器所处的状态，检测打印机错误状态并发出报警信号，控制打印机字车机构和输纸机构以及打印头的出针操作等。

2）主控电路第十九页，共45页。（1）打印头驱动电路:

主要由针数据形成电路和针激励电路组成。

1、针数据形成电路的作用是对针数据信号进行功率放大后送给打印头，使打印针线圈获得足够的驱动电流。

2、针驱动电路作用是控制打印针线圈的通电时间和打印速度。

（2）字车电机驱动电路:

其功能主要是驱动字车电机做左右往复移动，从而带动字车组件在导轨上左右横向运动。

（3）走纸电机驱动电路:主要用于驱动输纸电机作纵向前后转动，以实现自动输纸。

2）驱动电路第二十页，共45页。

检测电路用于检测打印机的若干状态。针式打印机的检测电路通常由字车初始位置检测、纸尽检测、送纸调节杆位置检测、打印头温度检测等电路组成。

（1）字车初始位置检测:

当打印机开机，或接收到主机的初始化信号时，或者打印过程中遇到回车控制命令时，或单向打印完一行时，或双向打印完两行时，字车都应返回左端的初始位置。初始位置传感器就是用来检测在上述情况下字车是否每次都能返回初始位置。初始位置传感器一般由光电传感器构成。3）检测电路第二十一页，共45页。

(2)纸尽检测：

用来检测打印机是否已装好纸，或打印过程中发现纸用完时报告给CPU。所用的传感器有反射型光电传感器和簧片机械开关等几种。(3)输纸调整杆位置检测（单页纸/连续纸位置检测）

通常用簧片开关进行检测，用该开关的开关状态可由用户设置为摩擦走纸或链轮走纸状态。(4)打印头温度检测：

近年来推出的24针打印机都备有打印头温度检测电路，温度检测大都采用热敏电阻进行检测，其作用主要是用于防止打印头因连续打印而使打印头过热，导致打印头损坏。3）检测电路（续）第二十二页，共45页。

接口电路是打印机与计算机进行数据传输的通道。打印机通过并口D型插座或USB插座与主机相连，实现接口信号的输入和输出。打印机和计算机接口通过电缆相连，连接电缆的长度一般不要超过3米，且必须要屏蔽。4）接口电路此端接口连接计算机此端接口连接打印机接口连接信号的对应关系见下图所示。第二十三页，共45页。

（1）打印机的电源大多采用开关电源。（2）打印机的直流输出电压一船有两组：①一组是电压为+5V。主要供给主控电路、逻辑电路和操作面板指示灯；②另一组直流电压主要供给字车电机、走纸电机以及打印头驱动电路。不同的机型的针式打印机，其直流驱动电压有所不同，工作电压一般为16V～40V，大多数针式打印机采用+35V。

例如：爱普生LQ-1600K+、300k等打印机的直流电压正常值为+35V。

5）电源电路第二十四页，共45页。1）字车组件的作用：字车组件是运载打印头来回运动的部件。2）字车机构机械组成结构：字车机构主要由:①字车组件、②字车电机（或称:字车驱动电机）、③同步皮带（或称:齿形皮带）、④同步轮（或称:齿带轮）、⑤字车导杆、⑥滑轨（或称:滑动导轨）；⑦原位传感器（或称:初始位置传感器）。6.2.3针式打印机的字车机构第二十五页，共45页。6.2.3针式打印机的字车机构（续）

3）字车机构图：1、字车组件的前部套在字车导杆上，并夹在同步皮带上，后部置于滑轨中间。2、同步皮带分别挂在两头的字车齿轮（齿带轮）及同步轮上。3、字车电机驱动字车齿轮，字车齿轮驱动同步皮带，同步皮带带动字车组件在字车导杆上来回运动，当触碰到原位传感时，电机停止。4、字车电机的规格：①通常采用4相HB型步进电机；②驱动电压是：

DC+31.5V～38.5V；③电机线圈电阻是：19.6Ω±8%；④驱动脉冲频率：2400PPS齿带轮第二十六页，共45页。爱普生EPSONLQ-300K字车机构图爱普生EPSONLQ-1600K字车机构图针式打印机字车机构工作过程：参阅P107～108第二十七页，共45页。300k打印机字车机构主要由①字车组件、②字车电机、③同步皮带、④同步轮、⑤字车导杆、⑥滑动导轨；⑦原位传感器等部件组成。总结记一记

字车导杆连接纸厚调节杆，可调节打印头与打印胶辊之间的距离（如果是新色带或进行打印多层纸，应调节间距。第二十八页，共45页。知识扩展：步骤1、控制电路通过字车驱动电路向字车机构发送字车初始化信号，此信号驱动字车电机运转，带动齿带轮转动，齿带轮又带动齿形皮带转动，同时也将字车移动到初始位置。步骤2、字车初始位置传感器检测到字车，并向控制电路发送字车在初始位置的信号。步骤3、控制电路接到信号后，开始向字车机构发送打印信号，此信号驱动字车移动到要打印的位置开始打印。步骤4、当打印完一行后，控制电路又向字车机构发送换行信号，驱动字车换行，接着打印下一行。依次往下，直到打印完成。步骤5、最后，控制电路向字车机构发送打印结束信号，驱动字车回到初始位置。针式打印机字车机构的工作原理：针式打印机的字车机构主要用来控制字车沿导杆左右运动！第二十九页，共45页。EPSONLQ-1600K打印机字车机构结构图齿带轮组件字车驱动电机初始位置传感器同步轮第三十页，共45页。1）针式打印机印字机构的组成：印字机构主要由打印头、色带、色带导片等部分组成。

1、其中，打印头是针式打印机中最重要的部件之一，负责在纸上打印点，再由点组成线、线组成文字或图像。2、EPSONLQ-300K针式打印机采用24针打印头，每根针上都设置了各自的驱动线圈。

3、色带采用的是高密度尼龙作为带基，再浸上油墨而成。6.2.4针式打印机的印字机构第三十一页，共45页。记一记知识扩展：2）针式打印头的分类：

目前，国内常用的打印头分为单层排列结构和双层排列结构两种；同时称为储能式打印头和合拍式打印头。第三十二页，共45页。

拍合式打印头由铁芯和线圈组成电磁铁，当线圈通电时，电磁铁磁化，产生电磁力，衔铁在被吸合瞬间拍击打印针出针，打印针通过色带纸撞击到打印辊上，于是在纸上就打印出一个点；线圈断电时，铁芯失去电磁力，衔铁在衔铁弹簧的作用下返回原始位置，打印针亦在针复位弹簧和打印辊的反弹力作用力下收回。

这种打印头出针频率可达2000Hz以上。打印针可以集中排列，无需弯曲，打印针的长度可短至（10-50）mm，因而打印头的体积小。因此，拍合式打印头打印针加速快、出针频率高、长针可替换短针，体积相对小等优点。1、拍合式打印头的特点：第三十三页，共45页。

2、储能式打印头的特点：储能式打印头的工作原理是用永磁铁作用于衔铁弹簧片，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弹片的弹性恢复力时，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、打印纸和打印胶辊上打印出一个墨点。线圈断电后，衔铁及簧片又被永磁铁吸回到原来位置，同时打印针收回。

这种打印头与拍合式打印头相比，其衔铁簧片释放的电磁力较小，故线圈上激磁电流较小，功耗就低；通电持续时间也较短，出针频率可高达3000Hz；因此，它具有明显的功耗低、出针速度快、稳定好，噪声相对小等优点。

第三十四页，共45页。3）针式打印机印字机构内部结构示意图

爱普生EPSONLQ-300K打印头内部主要由驱动线圈、铁心、激励杆弹簧、打印针激励杆、原位止动片、复位弹簧、导针板等部件组成。第三十五页，共45页。EPSONLQ-300K打印头的内部结构配件图第三十六页，共45页。EPSONLQ-1600K打印头的内部结构配件图第三十