针式打印机组成部分讲解.pdf
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1、针式打印机组成部分 针式打印机的种类繁多,型式各异,一般分为打印机械装置和控制与驱动电路两大部分。 针式打印机在正常工作时有三种运动,即打印头的横向运动、打印纸的纵向运动和打印针的 击针运动。这些运动都是由软件控制驱动系统,通过一些精密机械进行的。 机械装置 打印机械装置主要包括字车与传动机构、打印针控制机构、色带驱动机构, 走纸机构和 打印机状态传感器,这些机构都为精密机械装置,以保证各种机构能实现下面的各种运动。 (1)字车与传动机构字车是打印头的载体,打印头通过字车传动系统实现横向左、右移 动,再由打印针撞击色带而印字。字车的动力源一般都用步进电动机,通过传动装置将步进 电动机的转动变为
2、字车的横向移动。一般用钢丝绳或同步齿形带进行传动 (2)打印针控制机构打印针是正确打印的关键。打印针控制机构实现打印针的出针和 收针动作。通常利用电磁原理控制打 (3)色带驱动机构打印针撞击色带,色带 上的印油在打印纸上印出字符或图形。在打印 过程中,打印头左、右移动时, 色带驱动机构驱动色带也同时循环往复转动,不断改变色带 被打印针撞击的部位,保证色带均匀磨损,从而既延长了色带的使用寿命,又保证了打印出 的字符或图形颜色均匀。 色带驱动机构一般利用字车电动机带动同步齿形带(如 LQ-1600K) 或钢 (尼龙 )丝绳驱动 色带铀转动,也可采用两个单独的电动机(如某些彩色打印机)分别带动色带正
3、、反向走带。 (4)走纸机构该机构实现打印纸的纵向移动。当打印完一行后,由它走纸换行。走纸方 式一般有摩擦走纸、齿轮馈送和压纸滚筒馈送等。其动力方式为通过牵引机构将步进电动机 的转动转变为走纸移动。 (5)打印机状态传感器对于不同的打印机来说,传感器的设置情况不同。通常有原始位 置传感器 (检测字车是否停在左边原始位置 上) (6)、纸尽传感器(检测所装的打印纸是否用完,用完则报 警) 驱动电路 1)主控电路 的工作原理 针式打印机的主控电路一般由CPU 及外围电路构成,它主要肩负着打印机与主机 间的信息传递、打印头的控制、字车机构的动作、操作面板的信号处理和DIP 开关状 态的检测等工作。通
4、常,主控电路根据CPU 数量的不同可以分为单一CPU 结构和 主、从 CPU 结构两种。所谓单一CPU 结构即指主控电路中只有一个CPU , 如常见 的LQ1600K 、 AR-3240 等针式打印机的主控电路都是采用此结构的。而主、从 CPU 结构则可以在主控电路中包含多个CPU ,采用这类结构的针式打印机有LQ 1500 、 AR-2463 等。图1 为 LQ-1600K 针式打印机主控电路结构方框图,其中 PD7810 为核心CPU , 时钟频率为14.75 MHz ,其内部包括一个A/D 转换器、通用 串行接口、256B RAM以及158 条操作指令和11 种中断指令,直接寻址范围为6
5、4 KB。MMU(E05AIOAA)是一存储器管理门阵列芯片,它是 CPU 对外部电路进行控制的 接口, 它是由复位电路、地址锁存电路和存储器管理部件组成的。当打印机电源启动时, 由 MMU 的复位电路产生的复位信号将发送到CPU 中, CPU 接收到复位信号后,首 先对RAM 存储单元进行初始化,同时检测DIP 开关。通过MMU 进一步完成打印头、 字车电机等接口芯片的初始化以及打印工作所需的初始化参数设置等工作。对于打印机各 开关和传感器的检测结果,CPU 会采取周期性读取的方法,将得到的信号数值与内存中 的存储值相比较。如果不同,则把新值置入内存中,将原有数值替换掉,然后将改变 的参数通
6、过MMU的串行口移入移位寄存器,使面板指示等显示新状态。对于主、从 CPU 结构的针式打印机来说,主控电路除包括一个主CPU 外, 还有多个微处理器作 为从CPU 。其中,主CPU 主要完成打印机复位、数据的读写操作以及对各种中断 的控制等工作,而走纸控制和操作面板控制则交给从CPU 来完成。其初始化过程与单 一 CPU 结构主控电路的初始化过程相似,在此就不重复介绍了 (2)驱动电路驱动电路的功能是在控制电路的控制下,由高压驱动走纸电动机、字车电 动机和打印针出针动作。 2.1 驱动原理 单通道控制的恒压驱动方式,无法快速控制打印线圈电流,实现打印针的快速出针和收 针,不利于高速打印头控制。
7、两端控制恒压驱动方式在单端控制恒压驱动基础上,增加放电 控制单元,以提升电流变化速度,可一定程度满足打印针高速响应的需求。图3 为打印头 其中一根针的两端控制恒压驱动电路原理图。图4 为量端控制恒压驱动方式的控制信号和 电流波形图。 从图3 可知,两端控制恒压驱动电路可分打印针驱动控制和放电控制两部分。 其中,打印针出针驱动部分由出针驱动管TR4 组成,打印针放电控制包括驱动管TR1 、 TR2、 TR3 ,电阻R1、R2、R3,快速整流二极管D2 以及稳压二极管D2。L 为打印头 线圈, VP 为打印头驱动电源,HDP 为针控制信号,SGC 为放电控制信号。当HDP 为 高点平时,三极管TR
8、4 导通,打印头驱动电源VP 向打印头针线圈L 充电,线圈电流随 着导通时间而上升,打印针出针打印。 到 T2 时刻, HDP 输出低电平信号,TR4 截止,而放电控制信号SGC 输出高电平, 打印头线圈L 放电,反向电动势升高至A 点电压瞬间超过打印头驱动电源VP 的电压 值, TR1、TR2 、TR3、快速整流二极管D1 随即快速导通,线圈L 放电电流通过D1 和 TR3 回流至VP。A 点电压被箝位至驱动电源VP 的电压与放电三极管TR3 的导通电压 之和, 打印头进入放电状态。到T3 时刻, 放电控制信号SGC 输出低电平。 TR1 、TR2 、 TR3 截止。稳压二极管D2 反向工作
9、,打印头线圈L 继续放电,电流主要通过D1、D2、 TR3 的基极和发射极,最后回流到针驱动电源VP。此时, A 点的电压被箝位为稳压二极 管 D2 反向稳定电压与TR3 的导通电压之和。到 T4 时刻, 由于打印头线圈L 持续放电 导致其反向电动势不断下降,直至A 点电压低于稳压二极管D2 的反向稳定电压与TR3 导通电压之和,整流二极管D1、稳压二极管D2 截止, A 点的电压继续缓慢下降至针驱 动电源VP 的电压值,打印头完成收针动作。从控制原理分析及图2 和图4 的电流波形 对比可看到, 两端控制恒压驱动方式对比单端控制恒压驱动方式多了一个收针放电单元,使 得线圈驱动电流能在短时间内快
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