打印机结构、原理及特点

打印机结构、原理及特点

打印机结构及原理

打印机是一种复杂而精密的机械电子装置，而无论那种打印机，其结构基本上都可分为机械装置和控制电路两部分，这两部分是密切相关的。机械装置包括打印头、字车机构、走纸机构、色带传动机构、墨水（墨粉）供给机构以及硒鼓传动机构等等，它们都是打印机系统的执行机构，由控制电路统一协调和控制；而打印机的控制电路则包括CPU主控电路，驱动电路，输入输出接口电路及检测电路等。

虽然打印机的外观千变万化，打印出来的图形，色彩也各不相同，究其原理，我们可将常用的打印机分为三种类型：针式打印机、喷墨打印机和激光打印机。

简要介绍一下三种打印机的结构和工作原理。
针式打印机的工作原理是这样的：主机送来的代码，经过打印机输入接口电路的处理后送至打印机的主控电路，在控制程序的控制下，产生字符或图形的编码，驱动打印头打印一列的点阵图形，同时字车横向运动，产生列间距或字间距，再打印下一列，逐列进行打印；一行打印完毕后，启动走纸机构进纸，产生行距，同时打印头回车换行，打印下一行；上述过程反复进行，直到打印完毕。

针式打印机之所以得名，关键在于其打印头的结构。打印头的结构比较复杂，大致说来，可分为打印针，驱动线圈，定位器，激励盘等等。简单的说，打印头的工作过程是这样的：当打印头从驱动电路获得一个电流脉冲时，电磁铁的驱动线圈就产生磁场吸引打印针衔铁，带动打印针击打色带，在打印纸上打出一个点的图形。因其直接执行打印功能的是打印针，所以这类打印机被称为针式打印机。

喷墨打印机的工作原理基本与针式打印机相同，这两者的本质区别就在于打印头的结构。喷墨打印机的打印头，是由成百上千个直径极其微小（约几微米）的墨水通道组成，这些通道的数量，也就是喷墨打印机的喷孔数量，它直接决定了喷墨打印机的打印精度。每个通道内部都附着能产生振动或热量的执行单元。当打印头的控制电路接收到驱动信号后，即驱动这些执行单元产生振动，将通道内的墨水挤压喷出；或产生高温，加热通道内的墨水，产生气泡，将墨水喷出喷孔；喷出的墨水到达打印纸，即产生图形！这就是压电式和气泡式喷墨打印头的基本原理。而喷墨打印机的控制原理，工作方式基本与针式打印机相同，这里就不赘述了！
激光打印机的结构及其工作原理。

当计算机主机向打印机发送数据时，打印机首先将接收到的数据暂存在缓存中，当接收到一段完整的数据后，再发送给打印机的处理器，处理器将这些数据组织成可以驱动打印引擎动作的信号流，对于激光打印机而言，这个信号流就是驱动激光头工作的一组脉冲信号。

激光打印机的核心技术就是所谓的电子成像技术，这种技术结合了影像学与电子学的原理和技术以生成图像，核心部件是一个可以感光的硒鼓。激光发射器所发射的激光照射在一个棱柱形反射镜上，随着反射镜的转动，光线从硒鼓的一端到另一端依次扫过（中途有各种聚焦透镜，使扫描到硒鼓表面的光点非常小），硒鼓以1/300英寸或1/600英寸的步幅转动，扫描又在接下来的一行进行。硒鼓是一只表面涂覆了有机材料的圆筒，预先带有电荷，当有光线照射时，受到照射的部位会发生电阻的变化。计算机所发送来的数据信号控制着激光的发射，扫描在硒鼓表面的光线不断变化，有的地方受到照射，电阻变小，电荷消失，也有的地方没有光线射到，仍保留有电荷，最终，硒鼓表面就形成了由电荷组成的潜影。

墨粉是一种带电荷的细微塑料颗粒，其电荷与硒鼓表面的电荷极性相反，当带有电荷的硒鼓表面经过显影辊时，有电荷的部位就吸附了墨粉颗粒，潜影就变成了真正的影像。硒鼓转动的同时，另一组传动系统将打印纸送进来，经过一组电极，打印纸带上了与硒鼓表面极性相同但强得多的电荷，随后纸张经过带有墨粉的硒鼓，硒鼓表面的墨粉被吸引到打印纸上，图像就在纸张表面形成了。此时，墨粉和打印机仅仅是靠电荷的引力结合在一起，在打印纸被送出打印机之前，经过高温加热，塑料质的墨粉被熔化，在冷却过程中固着在纸张表面。

将墨粉传给打印纸之后，硒鼓表面继续旋转，经过一个清洁器，将剩余的墨粉去掉，以便进入下一个打印循环。

由以上原理可以看出激光打印机与针式、喷墨打印机的一个本质的区别在于：激光打印机打印一次成像一整页，是逐页打印；而针式和喷墨打印机都是打印头一次来回打印一行，是逐行打印。因此，相同打印要求下，激光打印机的打印速度要比针式打印机和喷墨打印机要快，这也是激光打印机的一个优势所在。
三种打印机特点及应用范围

针式打印机由于采用的是机械击打式的打印头，因此穿透力很强，能打印多层复写纸，具备拷贝功能，另外还能打印不限长度的连续纸。使用的耗材是色带，在三种打印机中是最廉价的一种。其缺点就是体积、重量都较大，打印噪音大，精度低，速度慢，一般无打印彩色图像功能。适合有专门要求的专业应用场合，例如财务、税务、金融机构等等。常见的机型有EPSON的LQ系列，如LQ－680K；STAR的AR、CR系列，如AR－6400等。

喷墨打印机打印精度高，通常都能打印彩色图像，而且体积及重量都可以做的非常小巧，
甚至能随身携带打印，打印时的噪音也很小。但使用的消耗材料－墨水，是三种打印机中相对来说最为昂贵的！而且，想要打印精美的图像，还要使用同样昂贵的专用打印纸才能有很好的打印效果。因此喷墨打印机的使用成本很高！同时，也不具备拷贝和打连续纸功能。适合对打印质量要求高但数量较小的场合，如家庭，小型办公室等等。常见的机型有EPSON的STYLUS PHOTO系列，如STYLUS PHOTO 900；CANON的i系列，如i6500、i355等。
激光打印机的打印精度也很高，基本上与喷墨打印机无太大区别。它使用的耗材－硒鼓，其成本介于针式打印机和喷墨打印机之间。同样也能打印彩色图像，且对打印介质的要求没有喷墨打印机那么高。打印的速度是三种打印机中最快的，而且噪音也很小。但体积和重量相对喷墨打印机要大。也只能逐页打印，无拷贝和打印连续纸功能。适合打印数量大，任务重的场合，如大型商务机构，设计、印刷领域等等。常见的机型有惠普HP的LaserJet系列，如LaserJet1010，Color LaserJet 8550等。
． 打印机常见故障及解决方法

打印机是一种机电一体化的精密设备，结构一般都比较复杂，相对计算机的其他外部设备，故障率也比较高，但通常也比较容易处理，下面分别就三种类型的机器各自介绍一下常见故障和解决方法。

针式打印机的常见故障

针式打印机相对另外两种打印机来讲，其机械成分在机器中的比重是最大的，因此，它的机械问题就很多，尤其是在进行主要操作的部分，如打印头、字车机构、走纸机构等等。

针式打印机的打印工作最终是由打印头完成的，打印头是其工作负荷最繁重的部分，所以也是最容易出问题的部分。打印头的常见问题有断针，打印模糊等等。

打印头断针，表现为打印的文本上每行明显的出现一条或数条摆线，或缺少某一水平笔画。要判断是否断针，需取下打印头后盖，压下每根针的衔铁，看打印头前部是否有针头伸出，如未伸出，即可认为该针已断，一般更换新针即可解决。当然，也有可能出现每根针都正常但也有类似断针表现的问题，这一般是由打印头的针驱动线圈开路或短路或针驱动电路故障引起，需检查上述电路部分，这里就不详述了。

针式打印机的打印头工作任务繁重，因此，在使用了一段时间后，打印头内可能会被污物堵赛，造成打印模糊；而打印针也可能因机械磨损而变短，导致击打力度下降，表现也同样是打印不清晰。对堵赛的情况，可将打印头浸泡在无水酒精中用超声波清洗机清洗干净即可；对针磨损的情况，可适当调近打印头与纸张间距尝试，若故障无明显改善，一般只能更换打印头解决。当然，色带用旧无油墨，或是打印头与纸张间距过远，也可能导致打印模糊不清，但这就不是打印头本身的问题了，只要更换新色带或调整间距就可解决了。

针式打印机是逐行打印，每打印一行字车机构就要来回移动一次，因此，字车机构也是其故障高发的部位，常见故障有打印文本上下错位，字车撞墙，字车走动异常等等。

打印文本上下错位，其表现为打印文本的上下起始位不固定，在打印一行或数行文字后起始位向左或向右偏移，偏移距离不定，造成文本上下错位脱节，无法阅读。字车走动异常，表现为字车不能运行或运行速度不均匀、加电后字车不能回到初始位置、打印过程中打印头不回车或回车不正常。导致上述问题最基本也是最直接的一个原因就是字车电机负荷过重。这一般都是因为字车导轨太脏或生锈，使字车来回移动的阻力太大或阻力不均匀，产生上述问题。要解决上述问题，一般要将字车导轨清理干净并加上优质润滑油，情况严重的，还要将字车机构与导轨分离拆开，清理字车滑动轴承部分，以保证字车运行自如。这样处理过后，错位及走动异常的现象基本都可解决了。

字车撞墙，是指打印机在打印过程中字车回到左边界后仍继续前进，撞击左边界，字车电机发出异常声音。这通常是因为打印机的初始位置传感器没检测到字车所致，一般情况下，只需将传感器向右边稍作调整即可，少数情况下应检查该检测电路。当然，字车导轨阻力太大也同样能造成撞墙的故障。
另外，字车电机损坏或其驱动电路损坏，都可能造成上述故障，此时就需要检查上述电路部分了。

走纸机构相对打印头和字车机构来说，负荷较小，故障率也较低，常见的有不走纸或走纸不均匀、缺纸等。

不走纸或走纸不均匀的原因通常是走纸电机或驱动电路损坏，传动机械故障，驱动软件不匹配等等。一般来讲，走纸电机损坏的情况比较多，通常是因为用户在通电的情况下用手转动进纸手柄，或正常打印时强行撕纸，导致走纸电机负载过重而烧坏。此时在断电情况下手动转动进纸手柄，能明显感觉轻微的振动感，与电机正常时转动的平滑的感觉有很大不同。一般更换走纸电机就能解决问题。机械部分的故障大多表现为传动齿轮之间咬合不紧密，或齿轮磨损打滑导致。此时需仔细观察传动机构，将错位、脱落的齿轮重新定位或更换磨损的齿轮即可。而打印机无规则走纸的情况大多是由于驱动软件不匹配的原因。只要作一下打印机自检测试和联机DOS下的直接文本打印，如能正常走纸，即可确定打印机无硬件上的故障，问题是出在驱动软件上。

缺纸的表现为打印机加电并装好打印纸后，面板仍显示缺纸状态，无法联机打印。这时要重点检查纸张传感器及其电路。纸张传感器一般有机械开关式和光电耦合式两种。机械开关式在长时间使用后，容易发生触点接触不良，导致检测不到纸张，此时需要清洗或更换传感器。对光电耦合式的，要注意是否有灰尘堵住传感器槽孔，一般清理干净即可解决问题。

喷墨打印机的常见故障

与针式打印机类似，喷墨打印机的打印头也是其工作最繁重的部分，因此发生问题也最多，常见的有打印字迹模糊不清，打印断线等等。

发生上述问题的原因，绝大部分是因为打印机长期未用或添加非原装墨水等原因，造成墨水输送系统障碍或喷头（亦即打印头）堵塞所致。排除的方法一般就是执行清洗操作，如果堵赛情况严重，还需将喷头取下，浸泡在约50－60℃的纯净水中，用超声波清洗机清洗，注意清洗完毕后一定要晾干才能使用。如果多次清洗仍无明显效果，则说明喷头喷孔已被堵死，此时就只能更换喷头了。还有一种情况，就是喷头使用寿命已到，喷孔的精度已经大为降低，导致打印模糊。一般来说，对爱普生的喷墨打印机，喷头的寿命大约是使用20－30个墨盒；对佳能来说，大约使用10个墨盒喷头的寿命就到了。

喷墨打印机的清洗泵嘴出毛病是较多的，同时也是造成堵头的主要因素之一。打印机清洗泵嘴对打印机喷头的保护起决定性作用。喷头小车回位后，要由清洗泵嘴对喷头进行弱抽气处理，对喷头进行密封保护。在打印机安装新墨盒或喷嘴有断线时，机器下端的抽吸泵要通过它对喷头进行抽气，此嘴的工作精度越高越好。但在实际使用中，它的性能及气密性会因时间的延长、灰尘及墨水在此嘴的残留凝固物增加而降低。如果使用者不对其经常进行检查或清洗，它会使打印机的喷头不断出现类似堵头的故障。所以我们要经常养护此部件。具体的方法是：将打印机的上盖卸下移开小车，用针管吸入纯净水对其进行冲洗，特别要对嘴内镶嵌的微孔垫片充分清洗。在此要特别提醒用户，清洗此部件时，千万不能用乙醇或甲醇对其进行清洗，这样会造成此组件中镶嵌的微孔垫片溶解变形，也千万不能将润滑油接触到泵嘴部位，油脂将使泵嘴部位的橡胶密封圈变形而无法密封保护喷头。

对于爱普生的喷墨打印机，还常见有更换新墨盒后，打印机在开机时面板上的“墨尽”灯亮的故障。在正常情况下，当墨水已用完时“墨尽”灯才会亮。更换新墨盒后，打印机面板上的“墨尽”灯还亮，发生这种故障，一是有可能墨盒未装好或墨盒本身及检测电路有问题，另一种可能是在关机状态下自行拿下旧墨盒，更换上新的墨盒。因为重新更换墨盒后，打印机将对墨水输送系统进行充墨，而这一过程在关机状态下将无法进行，使得打印机无法检测到重新安装上的墨盒。另外，有些打印机对墨水容量的计量是使用打印机内部的电子计数器来进行计数的（特别是在对彩色墨水使用量的统计上），当该计数器达到一定值时，打印机判断墨水用尽。而在开机更换墨盒的过程中，打印机将对其内部的电子计数器进行复位，从而确认安装了新的墨盒。若关机时自行更换上新墨盒，打印机内的计数器未能复位，因此仍旧报告“墨尽”。解决的方法就是在开机的状态下重新安装墨盒。但如果故障依旧，就必须尝试使用一个正常的墨盒来替换验证到底是墨盒问题还是检测电路的问题。

类似爱普生打印机，佳能及惠普的喷墨打印机也有检测不到墨盒的故障，但这两个品牌的喷墨打印机的喷头与爱普生不同，是可以独立拆卸可更换，并且一般喷头与墨水盒是一体的形式。因此，检测不到墨盒的问题大多是因为安装墨盒的墨盒架上的电气触点被墨水污染或腐蚀，导致与墨盒接触不良，因此检测不到墨盒。解决的方法就是用酒精将触点清洗干净或更换墨盒架。

因为喷墨打印机与针式打印机同样是逐行打印，它们的字车机构和走纸机构都很类似，出的问题也差不多，这里就不赘述了。

激光打印机的常见故障

相对另两种打印机，激光打印机的机构比较复杂，其故障也比较繁杂，下面就最常见的几个故障简要介绍一下。

激光打印机卡纸

激光打印机最常见的故障是卡纸。出现这种故障时，操作面板上指示灯会闪动，并向主机发出一个报警信号。排除这种故障方法十分简单，只需打开机盖，取下被卡的纸即可。但要注意，必须按进纸方向取纸，绝不可反方向转动任何旋钮。但如果经常卡纸，就要检查进纸通道了。搓纸轮是激光打印最易磨损的部分。当盛纸盘内纸张正常，而无法取纸时，往往是搓纸轮磨损或压纸弹簧松脱，压力不够，不能将纸送入机器。此时一般需要更换搓纸轮。此外，盛纸盘安装不正，纸张质量不好(过薄、过厚、受潮)，也都可能造成卡纸或不能取纸的故障。

激光打印机输出空白

造成这种故障的原因可能是显影辊未吸到墨粉(显影辊的直流偏压未加上)，也可能是硒鼓未接地，由于负电荷无法向地泄放，激光束不能在感光鼓上起作用，因而在纸上也就无法印出文字来。感光鼓不旋转，也不会有影像生成并传到纸上，所以必须确定感光鼓能否正常转动。断开打印机电源，取出墨粉盒，打开盒盖上的槽口，在感光鼓的非感光部位作个记号后重新装入机内。开机运行一会儿，再取出检查记号是否移动了，即可判断感光鼓是否工作正常。

如果墨粉不能正常供给或激光束被挡住，也会造成白纸。因此，应检查墨粉是否用完、墨盒是否正确装入机内、密封胶带是否已被取掉或激光照射通道上是否有遮挡物。需要注意的是，检查时一定要将电源关断，因为激光束对眼睛有害。

打印纸输出变黑

初级电晕放电失效或控制电路出故障，使得激光一直发射，会造成打印输出内容全黑的现象。这时您应检查电晕放电线是否已断开或电晕高压是否存在、激光束通路中的光束探测器是否工作正常，因为这几个方面直接关系到输出效果。这个问题解决起来比较复杂，一般不建议初学者自我维修。

输出字迹偏淡

墨粉盒内的墨粉较少、显影辊的显影电压偏低或墨粉未被极化带电而无法转移到感光鼓上，都会造成打印字迹偏淡现象。取出墨粉盒轻轻摇动，如打印效果没有改善，就应更换墨粉盒或请专业维修人员进行处理。此外，有些打印机的墨粉盒下方有一个开关，用来调节激光的强度，使其与墨粉的感光灵敏度很好匹配。如果这个开关设置不正确，也会造成打印字迹偏淡。

输出时出现竖立白条纹

安装在感光鼓上方的反射镜上如有脏物，激光遇到镜子上的脏物时被吸收掉，不能到达感光鼓上，从而在打印纸上形成一窄条的白条纹。仔细观察激光传输通道，将通道清理干净，即能解决问题。
转印辊装在打印纸通道下方，也会吸引灰尘和纸屑，有的部分会变脏或被污染，从而阻止墨粉从硒鼓转移到打印纸上，也会造成在打印纸上形成一窄条白条纹。墨粉盒失效，通常会造成大面积区域字迹变淡。取下墨粉盒轻轻摇动，使盒内墨粉均匀分布，如仍改进不大，应更换墨粉盒。

打印纸上单侧变黑

激光束扫描到正常范围以外，感光鼓上方的反射镜位置改变，墨粉盒失效，墨粉集中在盒内某一边等，都可能产生打印机单侧变黑的故障。检查激光通道及其反射镜的位置，纠正偏差或取下墨粉盒轻轻摇动，使盒内墨粉均匀分布，如仍不能改善，则更换墨粉盒。都是解决单侧变黑的方法。

打印纸上重复出现脏迹

一张纸通过打印机时，机内的约有12种轧辊转过不止一圈。最大的硒鼓鼓转过2到3圈，送纸辊可能转过10多圈。当纸上出现间隔相等的脏迹时，可能是由 脏污或损坏的轧辊引起的。假设某一轧辊上沾有污迹，如脏迹相距较近，可能是小轧辊形成的；相距较远时，就应检查大一些的轧辊。测量出脏迹之间的距离，再用下式算出引起脏迹的轧辊直径：轧辊直径=脏迹距离/π；从而判断出具体是哪一根轧辊引起的问题，然后将其清理或更换，即可解决问题。

除了上述三种打印机的各自特有的故障之外，它们还有一些共同的故障，例如联机无法打印或打印乱码，无法开机（亦即无电源）等等。

一般来说，联机无法打印或打印乱码的原因有以下几个：打印机与计算机之间的打印电缆未连接好，此时将需关掉计算机和打印机电源，重新将电缆连接牢固即可；打印电缆有缺陷，可将该电缆在正常的机器上进行测试，验证有否毛病，若经验证确有缺陷，应更换新电缆；软件中选择了错误的打印机，需检查软件的打印机选择菜单，看是否选择了正确的打印机；没有配置正确的打印机端口，检查软件的配置菜单，确保访问正确的打印机端口，若所用的计算机并非一个并行端口，应确保打印机电缆连接在正确端口上。而最严重的情况，就是打印机的接口电路出了问题，这通常是因为在开机带电情况下插拔打印电缆引起的，少数情况下也可能是因为雷击或电气地线带电引起。接口电路的故障，通常都比较严重，需要主板级的维修，这里就不详述了。

无电源的问题，通常是由于供电电压不稳，或长时间连续工作，通风不良导致电源过热而损坏，一般也需要板级维修。需要注意的是，现在很多打印机，尤其是喷墨和小型激光打印机，已无硬性的电源开关键，只要接上电源线，电源部分就始终在工作，因此在晚上电压较高的时候就很容易烧毁电源。所以我们建议用户在长时间不使用打印机的情况下，最好将其电源断开，以免时间长了发生故障。

打印机是一种高度精密的装置，平常使用中应尽量远离高温及灰尘的工作环境，并时常做一些力所能及的维护保养，例如清洁字车导轨、加油润滑等等，只有良好的工作环境和精心的维护才能保证机器长久正常的使用。