針式打印機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)和常見(jiàn)機(jī)械故障分析

【摘 要】針式打印機(jī)從上世紀(jì)六七十年代誕生以來(lái)已經(jīng)有四十多年的歷史了。四十多年來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)和演化，其性能越來(lái)越完善，功能越來(lái)越強(qiáng)大，應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。由于針式打印機(jī)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)部件比較多，所以出現(xiàn)故障的概率也比較大。本文根據(jù)自己多年來(lái)從事打印機(jī)技術(shù)服務(wù)的經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)分析了針式打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和常見(jiàn)機(jī)械故障，為針式打印機(jī)的使用人員和維護(hù)人員提供一些技術(shù)上的幫助。

【關(guān)鍵詞】針式打印機(jī) 機(jī)械結(jié)構(gòu) 機(jī)械故障

一、前言

針式打印機(jī)作為一種研發(fā)最早（1964年由日本精工愛(ài)普生公司研發(fā)），打印方式獨(dú)特（點(diǎn)陣擊打式），通過(guò)打印頭中的打印針（有9針、24針或48針等幾種）擊打到壓感紙上，可以一次性打印多聯(lián)紙張（2-7聯(lián)），是噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)所無(wú)法取代的。另外，由于針式打印機(jī)的進(jìn)紙方式比較多，可以實(shí)現(xiàn)各種特殊紙張的打?。ㄈ邕B頁(yè)紙、卷筒紙、加厚證件等），因而有著自己獨(dú)特的市場(chǎng)份額，服務(wù)一些獨(dú)特的行業(yè)用戶（金融、保險(xiǎn)、稅務(wù)、郵電、公安、工商、企業(yè)財(cái)務(wù)等）。根據(jù)其功能和使用領(lǐng)域不同，針式打印機(jī)可以分為：通用打印機(jī)（或稱報(bào)表打印機(jī)）、平推式票據(jù)打印機(jī)、證本存折打印機(jī)、高速行式打印機(jī)、微型POS打印機(jī)等。雖然其功能和外形有著很大的差異，但其結(jié)構(gòu)有著很大的相似性，因此其常見(jiàn)故障也大致相同。下面對(duì)針式打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和常見(jiàn)的機(jī)械故障作一些分析介紹。

二、針式打印機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)

針式打印機(jī)結(jié)構(gòu)主要分為打印機(jī)機(jī)械裝置和控制與驅(qū)動(dòng)電路兩大部分。針式打印機(jī)在正常工作時(shí)有三種運(yùn)動(dòng)，即打印頭的橫向運(yùn)動(dòng)，打印紙的縱向運(yùn)動(dòng)和打印針的上下?lián)舸蜻\(yùn)動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)都是由軟件控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)一些精密機(jī)械進(jìn)行的。針式打印機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括字車與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、打印針控制機(jī)構(gòu)、色帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、走紙機(jī)構(gòu)和打印狀態(tài)傳感器，這些機(jī)構(gòu)都為精密機(jī)械裝置，以保證各種機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)下面的各種運(yùn)動(dòng)。

1.字車與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理：字車是打印頭的載體，打印頭通過(guò)字車傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)橫向左右運(yùn)動(dòng)。一般用鋼絲繩或同步齒形帶進(jìn)行傳動(dòng)。

字車構(gòu)造如圖2所示（見(jiàn)后文）。字車由裝在打印機(jī)機(jī)架左側(cè)的字車電機(jī)（4相步進(jìn)電機(jī)）帶動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)字車動(dòng)作，在字車電機(jī)的后端裝有皮帶輪和齒皮帶，齒皮帶與字車架相連接。裝有打印頭的字車架，在與打印輥平行的字車導(dǎo)軸、固定在基板上的導(dǎo)向角鐵的導(dǎo)向下，實(shí)現(xiàn)在打印輥的平行方向上移動(dòng)。

2.打印針控制機(jī)構(gòu)原理：打印針是正確打印的關(guān)鍵。打印針控制機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)打印針的出針和收針動(dòng)作。通常利用電磁原理控制打印針的動(dòng)作。打印頭構(gòu)造如圖3所示（見(jiàn)后文）。打印頭排成6列的24根打印針，由24個(gè)電磁鐵和與打印針焊成一體的銜鐵驅(qū)動(dòng)。銜鐵在非印字時(shí)，在復(fù)位彈簧彈力的作用下，停在止擋塊處。印字時(shí)，線圈勵(lì)磁產(chǎn)生吸力，吸引銜鐵，打印針即向箭頭方向運(yùn)動(dòng)。打印針在針導(dǎo)板和4個(gè)導(dǎo)向塊引導(dǎo)下，借助色帶產(chǎn)生印字。線圈勵(lì)磁結(jié)束時(shí)，銜鐵在復(fù)位彈簧彈力的作用下，再恢復(fù)到原處。

3.色帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)原理：打印針撞擊色帶，色帶上的印油在打印紙上印出字符或圖形。在打印過(guò)程中，打印頭左右移動(dòng)時(shí)，色帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)色帶也同時(shí)循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不斷改變色帶被打印針撞擊的部位，保證色帶均勻磨損，從而既延長(zhǎng)了色帶使用壽命，又保證了打印出的字符或圖形顏色均勻。

色帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般利用字車電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)同步齒形帶或鋼（尼龍）絲繩驅(qū)動(dòng)色帶軸轉(zhuǎn)動(dòng)，也可采用兩個(gè)單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)（如某些彩色打印機(jī)）分別帶動(dòng)色帶正、反向走帶。

色帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖4所示（見(jiàn)后文）。色帶的走帶動(dòng)作是由色帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的色帶驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)色帶盒內(nèi)的色帶饋送機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。不管皮帶輪往順時(shí)針還是逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)游星齒輪及惰輪，色帶驅(qū)動(dòng)軸始終保持往同一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)力的傳遞途徑如下：當(dāng)字車向右移動(dòng)時(shí)，色帶驅(qū)動(dòng)軸順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)色帶；當(dāng)字車向左移動(dòng)時(shí)，色帶驅(qū)動(dòng)軸順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)色帶。

4.走紙機(jī)構(gòu)原理：該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)打印紙的縱向移動(dòng)。當(dāng)打印完一行后，由它走紙換行。走紙方式一般有摩擦走紙、齒輪饋送和壓紙滾筒饋送等。其運(yùn)動(dòng)方式為通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽呒堃苿?dòng)。

單頁(yè)紙的搬送由安裝在機(jī)架左側(cè)下方的LF電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)組合齒輪、打印輥齒輪，帶動(dòng)打印輥、下滾子、上滾子，在摩擦力的作用下搬送媒體。如圖5

圖5 單頁(yè)紙走紙機(jī)構(gòu)

連頁(yè)紙的搬送由安裝在機(jī)架左側(cè)下方的LF電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)驅(qū)組合齒輪、切換齒輪、鏈走齒輪，帶動(dòng)鏈?zhǔn)阶呒埰鳡恳B頁(yè)媒體進(jìn)入打印機(jī)，同時(shí)通過(guò)組合齒輪、打印輥齒輪，帶動(dòng)打印輥、上滾子，在摩擦力的作用下搬送媒體。如圖6

圖6 連頁(yè)紙走紙機(jī)構(gòu)

5.打印狀態(tài)傳感器：對(duì)于不同的打印機(jī)來(lái)說(shuō)，傳感器的設(shè)置情況不同。通常有左界傳感器（檢測(cè)字車左邊打印起始位置）、進(jìn)紙傳感器（檢測(cè)到有紙張裝入后，發(fā)出走紙信號(hào)，自動(dòng)吸入紙張）、紙盡傳感器（檢測(cè)所裝的打印紙是否打印完，打印完后發(fā)出退紙信號(hào)或報(bào)警）、紙厚傳感器（檢測(cè)所裝打印紙的厚度，以調(diào)整打印膠輥和打印頭之間的間隙）、糾偏傳感器組（檢測(cè)所裝打印紙是否歪斜，如果裝紙歪斜，傳感器組發(fā)出信號(hào)，調(diào)整打印紙角度，防止進(jìn)紙走偏）、計(jì)時(shí)傳感器（檢測(cè)字車的瞬時(shí)位置）和機(jī)蓋狀態(tài)傳感器（檢測(cè)正在打印中的異常開(kāi)打印機(jī)蓋操作）等等。

三、常見(jiàn)機(jī)械故障

1.色帶故障

色帶是針式打印機(jī)的消耗品，也是針式打印機(jī)最容易出現(xiàn)故障的部位。色帶由色帶芯和色帶架兩部分組成，如圖7所示，色帶芯是由尼龍絲為原料編織而成的帶基經(jīng)過(guò)油墨浸泡、染色后制成的。好的色帶芯應(yīng)該是耐久打，彈力大，長(zhǎng)時(shí)間打印不起毛、不斷線、不起荷葉邊。帶基表面應(yīng)該平整，無(wú)突出的纖維結(jié)，經(jīng)緯密度組織均勻嚴(yán)密，切割邊直而均勻，無(wú)焦湖現(xiàn)象。好帶基手感柔軟細(xì)膩，有一種爽滑感，拉時(shí)彈性好，復(fù)原性好。不好的色帶芯斷線抽絲厲害，摸時(shí)手感發(fā)硬，切割邊不均勻，帶邊焦湖厲害，拉時(shí)彈性小，復(fù)原性差，打印時(shí)常夾帶，易起荷葉邊，產(chǎn)生堵針頭、卡帶等現(xiàn)象。色帶架是由塑料制成的盒子（也稱色帶盒），盒子里除了可以容納色帶芯外，還有一套色帶饋送機(jī)構(gòu)（一對(duì)嚙合的齒輪及導(dǎo)向片等）。在色帶饋送機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)下，色帶始終往一個(gè)方向循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)打印機(jī)類型的不同，色帶的長(zhǎng)度、寬度、色帶架的結(jié)構(gòu)也有很大區(qū)別。色帶還有扭結(jié)和非扭結(jié)兩種。扭結(jié)色帶寬度要大一些，扭結(jié)色帶在循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，在色帶盒中某一個(gè)固定位置出現(xiàn)色帶扭轉(zhuǎn)，色帶被打印針撞擊的位置出現(xiàn)相應(yīng)改變，這種結(jié)構(gòu)充分利用了色帶的寬度，大大延長(zhǎng)了色帶的使用壽命。

圖7 色帶架內(nèi)部結(jié)構(gòu)

下面介紹幾種常見(jiàn)的色帶故障及解決辦法。

1.1）色帶斷裂；色帶使用一段時(shí)間后，帶基部分尼龍纖維會(huì)起毛，或被打破，尤其在色帶接縫處，更容易出現(xiàn)破損，影響印字質(zhì)量，還有可能被拉斷，應(yīng)及時(shí)更換色帶芯。

1.2）卡色帶；色帶的邊緣脫絲、起毛后容易纏住色帶饋送輪，導(dǎo)致色帶饋送輪不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，色帶不能收回色帶盒中，解決辦法是取出已經(jīng)起毛的色帶芯，更換新的色帶芯。

1.3）霍爾效應(yīng)器損壞；色帶頻繁的卡帶，霍爾效應(yīng)器不斷受到擠壓，進(jìn)而造成損壞斷裂。這種故障只能更換色帶轉(zhuǎn)動(dòng)軸齒輪或用色帶運(yùn)動(dòng)傳感器替代。

1.4）色帶扭結(jié)；市場(chǎng)上有的針式打印機(jī)使用扭結(jié)色帶，如果新買(mǎi)的色帶（非原廠生產(chǎn)的代用品）是非扭結(jié)的，那么色帶在帶倉(cāng)外面的部分會(huì)出現(xiàn)扭結(jié)。必須更換配套的色帶才能正常使用。

1.5）色帶架老化；色帶架也是消耗品，使用一段時(shí)間后，色帶饋送機(jī)構(gòu)產(chǎn)生磨損，色帶轉(zhuǎn)動(dòng)阻力會(huì)增大，色帶架卡銷也會(huì)松動(dòng)甚至斷裂，因此必須及時(shí)更換色帶架，一般建議更換5次色帶芯以后，要更換新的色帶架。

2.色帶驅(qū)動(dòng)齒輪組件故障

色帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是由一套色帶驅(qū)動(dòng)齒輪組件（一般為塑料件）組成。色帶驅(qū)動(dòng)齒輪組件同時(shí)受到來(lái)自字車電機(jī)的主動(dòng)力和來(lái)自色帶饋送機(jī)構(gòu)的阻力，因此，當(dāng)來(lái)自字車電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力和來(lái)自色帶饋送機(jī)構(gòu)的阻力相當(dāng)時(shí)，色帶不轉(zhuǎn)動(dòng)，色帶驅(qū)動(dòng)軸齒輪就開(kāi)始打滑、磨損，甚至斷裂。產(chǎn)生這種故障的根源往往是色帶或色帶饋送機(jī)構(gòu)阻力太大，因此必須及時(shí)更換色帶或色帶架，否則會(huì)引起色帶驅(qū)動(dòng)齒輪組件損壞，也有可能燒壞字車電機(jī)。

3.打印頭故障

打印頭是由一定數(shù)量的打印針按照單列或雙列（個(gè)別的為三列），平行或菱形縱向排列，在打印數(shù)據(jù)的配合下實(shí)現(xiàn)字符、漢字或圖形的打印。目前常用的打印頭一般為9針或24針（個(gè)別的為48針），均是通過(guò)薄膜電纜與控制電路連接。打印頭結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，一般有外殼、打印針、線圈、彈簧、針導(dǎo)板、電路板、硅鋼片、墊片等組成。常見(jiàn)故障有以下幾種：

3.1）斷針；如果打印時(shí)相應(yīng)針位無(wú)印痕，檢查打印頭發(fā)現(xiàn)該針位針孔無(wú)針，可以判斷該針位已斷針，可換針處理。

3.2）銜鐵磨損；打印針銜鐵磨損會(huì)影響出針和收針動(dòng)作，影響印字質(zhì)量，應(yīng)及時(shí)更換打印針。

3.3）燒線圈；如果打印時(shí)相應(yīng)針位無(wú)印痕，檢查打印頭發(fā)現(xiàn)該針位打印針完好，該針位線圈有發(fā)黑狀，通過(guò)量表檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該線圈斷路，表明線圈已燒壞，必須更換線圈。

3.4）打印針勾彎；如果色帶起毛而沒(méi)有及時(shí)更換，會(huì)引起刮針現(xiàn)象，嚴(yán)重的會(huì)把打印針勾彎，從而影響出針和收針，影響印字質(zhì)量，建議更換色帶和打印針。

3.5）打印針磨損；長(zhǎng)期使用質(zhì)量不好的色帶會(huì)加速針端磨損（因?yàn)榱淤|(zhì)色帶墨粒比較大），引起印字模糊不清，檢測(cè)打印針端面，發(fā)現(xiàn)該針位凹陷，應(yīng)及時(shí)更換打印針。

3.6）硅鋼片磨損；受打印針銜鐵的不斷撞擊，硅鋼片會(huì)產(chǎn)生磨損、凹陷，從而影響出針和收針，應(yīng)及時(shí)更換硅鋼片。

4.傳感器故障

傳感器負(fù)責(zé)檢測(cè)打印機(jī)的工作狀態(tài)，如果傳感器發(fā)生故障，會(huì)產(chǎn)生不報(bào)警或誤報(bào)警。傳感器一般由光電耦合器和擋光片組成。傳感器故障一般有兩個(gè)原因：一個(gè)是異物（灰塵或紙屑）擋住光路傳輸；另一個(gè)是擋光片活動(dòng)不靈活（有毛刺或灰塵）。一般定期清潔保養(yǎng)會(huì)減少傳感器故障的發(fā)生。

5.輸紙故障

輸紙傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一般由輸紙步進(jìn)電機(jī)、打印膠輥、導(dǎo)紙板、壓紙桿和進(jìn)紙傳感器、紙盡傳感器等組成。打印膠輥、輸紙輪的磨損會(huì)引起走紙偏斜，必須重新調(diào)整打印膠輥和輸紙輪之間的間隙。導(dǎo)紙板磨損或壓紙桿變形會(huì)引起卡紙或刮紙，必須及時(shí)更換導(dǎo)紙板或壓紙桿。進(jìn)紙傳感器或紙盡傳感器發(fā)生故障會(huì)引起不進(jìn)紙或不退紙。

打印機(jī)的故障千奇百怪，而且隨著打印機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和演變，打印機(jī)的機(jī)構(gòu)也發(fā)生了很大改變，故障現(xiàn)象更是不勝枚舉，這里只對(duì)目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的針式打印機(jī)作了一些結(jié)構(gòu)分析和機(jī)械故障分析，期望能給針式打印機(jī)的使用者和設(shè)備維護(hù)者提供一些幫助。