针式打印机.docx

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针式打印机

第四章：

针式打印机

一、针式打印机的工作原理

正如前面所说的，针式打印机是依靠打印针击打所形成色点的组合来实现规定字符和汉字打印的。

因此，在打印方式上，针式打印机均采用字符打印和位图像两种打印方式，其中字符打印方式是按照计算机主机传送来的打印字符（ASCⅡ码形式），由打印机自己从所带的点阵字符库中取出对应字符的点阵数据（打印数据）经字型变换处理后，送往打印针驱动电路进行打印；而位图像打印方式则是由计算机进行要打印数据的生成，并将生成的数据送往打印机，打印机不需要进行打印数据的处理，可以直接将其打印出来；在位图像方式下，计算机生成的打印数据可以是一幅图像或图形，也可以是汉字。

打印过程的实现实际上是一个较为复杂的数据处理过程，在原理上要经过：

接收计算机主机数据、数据处理、打印控制、输纸控制、状态检测和处理五个过程。

1．接收计算机主机数据

在一般情况下，打印机按照其输入数据缓冲区的容量接收来自计算机主机的数据。

在接收数据阶段，打印机中的微处理器或单片机要控制接口电路实现与计算机的通信，并将接收的数据按其性质区分开来，供下面的数据处理阶段使用。

2．数据处理

在该阶段打印机要根据已得到的数据进行相应的数据处理。

首先要对打印命令进行处理，确定每行要打印字符或打印列的数量，然后从输入数据缓冲区中取出相同数量的字符数据或位图像数据进行有关点阵数据的处理，即通常所说的按行处理，所有的数据处理过程都是在中间数据缓冲区中进行的。

当一行打印数据处理完成时或在这一行数据的某个位置上出现表示回车的命令时，便将这一行打印数据送往打印缓冲区，执行有关打印控制的程序，将其打印出来。

3．打印控制

当打印数据准备好以后，控制程序要根据打印质量的要求来确定字车步进电机的运行步频，并根据选定的运行步频进行字车驱动控制。

由于打印头击打频率（出针频率）是固定的，因此打印密度是随着字车运行速度而变化的。

字车速度慢，打印点的密度就大，打印质量也就高；反之，字车速度快，打印点的密度小，打印质量就降低。

所以，通常情况下，为了便于用户选择合适的打印质量，在使用说明书上均列出各种打印字符或图像的打印范例。

当一行打印数据打印完成后，控制程序就转入输纸控制中。

4.输纸控制

　　输纸控制的目的是为了满足打印的需要，如字型较大的字符或汉字需要两次或两次以上的打印才能完成，为了使其上下很好地对应衔接，应控制打印纸微量走纸；如果需要打印下一行字符，则要按照规定的换行间距进行输纸。

究竟每次输纸量是多少，要由微处理器或单片机根据处理后的打印数据控制输纸步进电机转动的步数来决定。

5.状态检测和处理

状态检测分为加电开机自检和打印中的状态检测，如果自检不能通过，则进行相应的报警处理。

而在打印过程中，当一行打印完成后，在下一行打印开始前要进行打印机的状态检测，主要包括打印头当前位置的检测、缺纸检测、打印头过热检测等以及是否通过控制面板给出了脱机命令和其它的操作命令。

在上述检测和处理结束后，才能进入下一行打印数据的处理过程。

二、针式打印机的主要技术参数性能指标

用户在选购和使用打印机时，应该对所使用的打印机性能有所了解，一般情况下，打印机厂商在产品说明书上均给出有关的技术参数和性能指标，下面对一些主要的技术参数和性能指标的意义进行介绍。

1.打印方式

表明针式打印机在打印过程中所采用的模式。

如“双向逻辑选距”打印方式，在该打印方式下，打印机将根据每行打印内容的具体位置来控制打印头的启停位置，以用来节省时间，提高打印速度和效率；又如“可选择单双向”打印方式，在该方式下，可由用户根据打印要求，选择每次打印时打印头起始位置。

单向打印是打印每一行时，打印头字车都要先回到初始位置，然后再打印，打印效率较低，但字符或图像上下衔接精度高；双向打印是打印头横向来回移动时进行打印，打印效率高。

但由于机械部件精度的影响，可能会造成字符或图像上下衔接部分有一定的错位，对打印质量会带来影响。

2.打印头

针式打印机的打印头上的打印针数量。

目前绝大多数的打印机都采用24针的打印头。

这种打印头具有打印速度快，打印质量好的特点，其性能参数主要是针的寿命，如2亿次／针。

另外，在选择打印机时要注意打印机的打印点密度，点密度定义为在水平方向上每英寸打印的点数，用DPI表示。

打印质量较高的打印机其点密度可以达到360DPI。

3.字体

字体指的是针式打印机在没有外来字库的支持下，通过自身携带的字库，可以实现的字体的种类。

其中字体又分为中文字体、英文字体和一些其它类型的字体。

字体的变化一般可以通过打印机面板上的按钮来实现。

不过目前国内绝大多数的用户都是使用的Windows操作系统，而Windows操作系统自身携带的字库的字体种类远远要比目前针式打印机自身携带的字体要丰富得多，通过Windows的支持完全可以获得更加丰富的打印字体，因此针式打印机自身的字体在目前的应用中意义并不大。

4.打印速度

针式打印机的打印速度标识和喷墨打印机、激光打印机页表示不同，不是用ppm，而是使用的“字/秒”，而一些高端产品则往往会用“行/分”来标识。

这样的标识同样是一目了然的，在单位时间内能够打印的“字符数”或者是“行数”越多，那么打印机的速度也就越快。

需要注意的是，用“字/秒”来标识的产品，如果产品不做特别说明的话多指的是英文字符，大小为标准5号，不过一些产品也会另外标识中文字符的打印速度，大小同样也是标准5号字。

如果打印大于5号的字符的话，那么在单位时间内打印的字符数自然会减少的。

5.行距

在说明书中一般都有行距指标，因为这项指标是说明输纸操作精度和性能的重要指标，尤其是最小输纸距离（如1／360″或n／368″）更能反映出其输纸组件的控制能力和精密程度。

6.接口

接口类型指的是针式打印机与电脑系统采用何种方式进行连接。

目前票据打印机常见的有并口（也有称之为IEEE1284,Centronics）、串口（也有称之为RS-232接口的）和USB接口。

7.最大缓冲容量

该指标间接表明了打印机在打印时，对计算机主机工作效率的影响。

缓冲容量大，一次输入数据就多，打印机处理和打印所需的时间就长。

因此，与计算机通信的次数就可以减少，主机效率提高。

8.输纸方式

针式打印机能够以何种方式来获得打印所需要的纸。

虽然不同品牌的产品对供纸方式的叫法不同，但是我们根据针式打印机供纸的原因，可以把它分为两大类：

使用齿轮拖拉的方式供应连续纸和通过摩擦原理供应单页纸。

目前绝大多数的针式打印机都具备了这两种供纸的方式，在描述供纸方式时经常是根据连续纸和单页纸的进纸位置加以描述，比如前部、后部、底部。

9.纸宽及纸厚度

纸宽指标反映出打印机最大打印宽度，目前通用打印机的该项指标一般为9英寸（窄行）和13.6英寸（宽行）；纸厚度则反映出打印头的击打能力，这项指标对于需要复写拷贝的用途很重要。

一般用“正本＋复写份数”来表示。

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10．打印分辨率

分辨率的单位是dpi（dotperinch），即指在每英寸（每英寸=2.54CM）可以表现出多少个点，它直接关系到产品输出的文字和图像的质量好坏。

最高分辨率指的是产品可以最高能够实现的分辨率。

（解释激光机LJ20001200DPI*600DPI意思）

针式打印机最高分辨率的垂直分辨率和水平分辨率一般都是相同的，而不像喷墨打印机、激光打印机那样可能是不同的。

因此针式打印机在标识时一般就用一个数字来标识，但实际的意义表示的是垂直分辨率和水平分辨率都是这个数字。

目前较为主流的针式打印机的最高分辨率一般在180dpi～360dpi。

但是也有一些产品的最高分辨率可以达到600dpi，如OKI5630SC。

三、针式打印机的整机结构

针式打印机由“控制驱动电路”、“打印机械装置”、“机壳部分”三大部分组成，在打印过程中共有三种机械运动：

打印头横向运动、打印纸纵向运动和打印针的击针运动。

这些运动都由软件控制驱动系统通过一些精密机械来执行。

控制驱动电路包括：

电源板、主板、操作面板、两个驱动电机、四个传感器、控制电缆。

打印机械装置包括：

字车机构、印字机构、输纸机构。

如图41所示EPSONLQ300K整机结构：

图4.1EPSONLQ300K整机图

3.1、针式打印机的控制驱动电路

1、操作面板

操作面板（也称控制面板）置于打印机的外壳上，是专为用户进行操作打印机的而设置的，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：

联机/脱机键、换行/换页键、电源指示灯、缺纸灯、脱机指示灯等，一般情况下每一个开关有两个以上的功能。

2、主控电路

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。

主控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，控制打印机的字车机构成和输纸机构以及打印头的出针操作等。

3、驱动电路

（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。

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。

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。

4、检测电路

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。

（2）纸尽检测：

用来检测打机机是否已装好纸，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直纸状态。

（4）打印头温度检测

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并没有因连续打印而使打印头过热。

导致打印头损坏。

5接口电路

接口电路是打印机与计算机进行数据传输的通道。

打印机通过并口或USB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。

3.2打印机械装置

字车机构

字车机构的作用是运载打印头来回运动。

字车机构主要由：

字车组件、字车电机（又称字车驱动电机）、同步皮带（又称齿形皮带）、同步轮（又称齿带轮）、字车导杆、滑轨（又称滑动导轨）、原位传感器（又称初始位置传感器）。

如图4.2所示EPSONLQ300K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，当触碰到原位传感器，电机停止。

（4）字车电机的规格

通常采用4相HB型步进电机；

驱动电压是：

DC+31.5V-38.5V

电机线圈电阻是：

19.6Ω±8%；

驱动脉冲频率：

2400PPS

图4.2EPSONLQ300K字车机构图

图4.3是EPS