【摘 要】針式打印機從上世紀六七十年代誕生以來已經有四十多年的歷史了。四十多年來，經過不斷的改進和演化，其性能越來越完善，功能越來越強大，應用領域越來越廣泛。由于針式打印機結構比較復雜，運動部件比較多，所以出現(xiàn)故障的概率也比較大。本文根據(jù)自己多年來從事打印機技術服務的經驗，詳細分析了針式打印機的機械結構和常見機械故障，為針式打印機的使用人員和維護人員提供一些技術上的幫助。

【關鍵詞】針式打印機 機械結構 機械故障

一、前言

針式打印機作為一種研發(fā)最早（1964年由日本精工愛普生公司研發(fā)），打印方式獨特（點陣擊打式），通過打印頭中的打印針（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)），是噴墨打印機和激光打印機所無法取代的。另外，由于針式打印機的進紙方式比較多，可以實現(xiàn)各種特殊紙張的打?。ㄈ邕B頁紙、卷筒紙、加厚證件等），因而有著自己獨特的市場份額，服務一些獨特的行業(yè)用戶（金融、保險、稅務、郵電、公安、工商、企業(yè)財務等）。根據(jù)其功能和使用領域不同，針式打印機可以分為：通用打印機（或稱報表打印機）、平推式票據(jù)打印機、證本存折打印機、高速行式打印機、微型POS打印機等。雖然其功能和外形有著很大的差異，但其結構有著很大的相似性，因此其常見故障也大致相同。下面對針式打印機的機械結構和常見的機械故障作一些分析介紹。

二、針式打印機機械結構

針式打印機結構主要分為打印機機械裝置和控制與驅動電路兩大部分。針式打印機在正常工作時有三種運動，即打印頭的橫向運動，打印紙的縱向運動和打印針的上下?lián)舸蜻\動。這些運動都是由軟件控制驅動系統(tǒng)，通過一些精密機械進行的。針式打印機機械結構主要包括字車與傳動機構、打印針控制機構、色帶驅動機構、走紙機構和打印狀態(tài)傳感器，這些機構都為精密機械裝置，以保證各種機構能實現(xiàn)下面的各種運動。

1.字車與傳動機構原理：字車是打印頭的載體，打印頭通過字車傳動系統(tǒng)實現(xiàn)橫向左右運動。一般用鋼絲繩或同步齒形帶進行傳動。

字車構造如圖2所示（見后文）。字車由裝在打印機機架左側的字車電機（4相步進電機）帶動。為實現(xiàn)字車動作，在字車電機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軸、固定在基板上的導向角鐵的導向下，實現(xiàn)在打印輥的平行方向上移動。

2.打印針控制機構原理：打印針是正確打印的關鍵。打印針控制機構實現(xiàn)打印針的出針和收針動作。通常利用電磁原理控制打印針的動作。打印頭構造如圖3所示（見后文）。打印頭排成6列的24根打印針，由24個電磁鐵和與打印針焊成一體的銜鐵驅動。銜鐵在非印字時，在復位彈簧彈力的作用下，停在止擋塊處。印字時，線圈勵磁產生吸力，吸引銜鐵，打印針即向箭頭方向運動。打印針在針導板和4個導向塊引導下，借助色帶產生印字。線圈勵磁結束時，銜鐵在復位彈簧彈力的作用下，再恢復到原處。

3.色帶驅動機構原理：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。在打印過程中，打印頭左右移動時，色帶驅動機構驅動色帶也同時循環(huán)往復運動，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。

色帶驅動機構一般利用字車電動機帶動同步齒形帶或鋼（尼龍）絲繩驅動色帶軸轉動，也可采用兩個單獨的電動機（如某些彩色打印機）分別帶動色帶正、反向走帶。

色帶驅動機構如圖4所示（見后文）。色帶的走帶動作是由色帶驅動機構中的色帶驅動軸帶動色帶盒內的色帶饋送機構轉動來實現(xiàn)的。不管皮帶輪往順時針還是逆時針方向轉動，通過游星齒輪及惰輪，色帶驅動軸始終保持往同一個方向轉動。驅動力的傳遞途徑如下：當字車向右移動時，色帶驅動軸順時針方向轉動驅動色帶；當字車向左移動時，色帶驅動軸順時針方向轉動驅動色帶。

4.走紙機構原理：該機構實現(xiàn)打印紙的縱向移動。當打印完一行后，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。其運動方式為通過牽引機構將步進電動機的轉動轉變?yōu)樽呒堃苿印?/p>

單頁紙的搬送由安裝在機架左側下方的LF電機驅動，通過組合齒輪、打印輥齒輪，帶動打印輥、下滾子、上滾子，在摩擦力的作用下搬送媒體。如圖5

圖5 單頁紙走紙機構

連頁紙的搬送由安裝在機架左側下方的LF電機驅動，通過驅組合齒輪、切換齒輪、鏈走齒輪，帶動鏈式走紙器牽引連頁媒體進入打印機，同時通過組合齒輪、打印輥齒輪，帶動打印輥、上滾子，在摩擦力的作用下搬送媒體。如圖6

圖6 連頁紙走紙機構

5.打印狀態(tài)傳感器：對于不同的打印機來說，傳感器的設置情況不同。通常有左界傳感器（檢測字車左邊打印起始位置）、進紙傳感器（檢測到有紙張裝入后，發(fā)出走紙信號，自動吸入紙張）、紙盡傳感器（檢測所裝的打印紙是否打印完，打印完后發(fā)出退紙信號或報警）、紙厚傳感器（檢測所裝打印紙的厚度，以調整打印膠輥和打印頭之間的間隙）、糾偏傳感器組（檢測所裝打印紙是否歪斜，如果裝紙歪斜，傳感器組發(fā)出信號，調整打印紙角度，防止進紙走偏）、計時傳感器（檢測字車的瞬時位置）和機蓋狀態(tài)傳感器（檢測正在打印中的異常開打印機蓋操作）等等。

三、常見機械故障

1.色帶故障

色帶是針式打印機的消耗品，也是針式打印機最容易出現(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過油墨浸泡、染色后制成的。好的色帶芯應該是耐久打，彈力大，長時間打印不起毛、不斷線、不起荷葉邊。帶基表面應該平整，無突出的纖維結，經緯密度組織均勻嚴密，切割邊直而均勻，無焦湖現(xiàn)象。好帶基手感柔軟細膩，有一種爽滑感，拉時彈性好，復原性好。不好的色帶芯斷線抽絲厲害，摸時手感發(fā)硬，切割邊不均勻，帶邊焦湖厲害，拉時彈性小，復原性差，打印時常夾帶，易起荷葉邊，產生堵針頭、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構（一對嚙合的齒輪及導向片等）。在色帶饋送機構的傳動下，色帶始終往一個方向循環(huán)轉動。根據(jù)打印機類型的不同，色帶的長度、寬度、色帶架的結構也有很大區(qū)別。色帶還有扭結和非扭結兩種。扭結色帶寬度要大一些，扭結色帶在循環(huán)轉動過程中，在色帶盒中某一個固定位置出現(xiàn)色帶扭轉，色帶被打印針撞擊的位置出現(xiàn)相應改變，這種結構充分利用了色帶的寬度，大大延長了色帶的使用壽命。

圖7 色帶架內部結構

下面介紹幾種常見的色帶故障及解決辦法。

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

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

1.3）霍爾效應器損壞；色帶頻繁的卡帶，霍爾效應器不斷受到擠壓，進而造成損壞斷裂。這種故障只能更換色帶轉動軸齒輪或用色帶運動傳感器替代。

1.4）色帶扭結；市場上有的針式打印機使用扭結色帶，如果新買的色帶（非原廠生產的代用品）是非扭結的，那么色帶在帶倉外面的部分會出現(xiàn)扭結。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，使用一段時間后，色帶饋送機構產生磨損，色帶轉動阻力會增大，色帶架卡銷也會松動甚至斷裂，因此必須及時更換色帶架，一般建議更換5次色帶芯以后，要更換新的色帶架。

2.色帶驅動齒輪組件故障

色帶驅動機構是由一套色帶驅動齒輪組件（一般為塑料件）組成。色帶驅動齒輪組件同時受到來自字車電機的主動力和來自色帶饋送機構的阻力，因此，當來自字車電機的驅動力和來自色帶饋送機構的阻力相當時，色帶不轉動，色帶驅動軸齒輪就開始打滑、磨損，甚至斷裂。產生這種故障的根源往往是色帶或色帶饋送機構阻力太大，因此必須及時更換色帶或色帶架，否則會引起色帶驅動齒輪組件損壞，也有可能燒壞字車電機。

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（個別的為48針），均是通過薄膜電纜與控制電路連接。打印頭結構比較復雜，一般有外殼、打印針、線圈、彈簧、針導板、電路板、硅鋼片、墊片等組成。常見故障有以下幾種：

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

3.2）銜鐵磨損；打印針銜鐵磨損會影響出針和收針動作，影響印字質量，應及時更換打印針。

3.3）燒線圈；如果打印時相應針位無印痕，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，通過量表檢測發(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；如果色帶起毛而沒有及時更換，會引起刮針現(xiàn)象，嚴重的會把打印針勾彎，從而影響出針和收針，影響印字質量，建議更換色帶和打印針。

3.5）打印針磨損；長期使用質量不好的色帶會加速針端磨損（因為劣質色帶墨粒比較大），引起印字模糊不清，檢測打印針端面，發(fā)現(xiàn)該針位凹陷，應及時更換打印針。

3.6）硅鋼片磨損；受打印針銜鐵的不斷撞擊，硅鋼片會產生磨損、凹陷，從而影響出針和收針，應及時更換硅鋼片。

4.傳感器故障

傳感器負責檢測打印機的工作狀態(tài)，如果傳感器發(fā)生故障，會產生不報警或誤報警。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原因：一個是異物（灰塵或紙屑）擋住光路傳輸；另一個是擋光片活動不靈活（有毛刺或灰塵）。一般定期清潔保養(yǎng)會減少傳感器故障的發(fā)生。

5.輸紙故障

輸紙傳動機構一般由輸紙步進電機、打印膠輥、導紙板、壓紙桿和進紙傳感器、紙盡傳感器等組成。打印膠輥、輸紙輪的磨損會引起走紙偏斜，必須重新調整打印膠輥和輸紙輪之間的間隙。導紙板磨損或壓紙桿變形會引起卡紙或刮紙，必須及時更換導紙板或壓紙桿。進紙傳感器或紙盡傳感器發(fā)生故障會引起不進紙或不退紙。

打印機的故障千奇百怪，而且隨著打印機技術的不斷發(fā)展和演變，打印機的機構也發(fā)生了很大改變，故障現(xiàn)象更是不勝枚舉，這里只對目前市場上常見的針式打印機作了一些結構分析和機械故障分析，期望能給針式打印機的使用者和設備維護者提供一些幫助。