流行打印机的工作原理简介及故障检修
下面就这三类打印机的原理及维护作一介绍：
●一、喷墨打印机
喷墨打印机一般可以根据墨水的形成及控制方式，将喷墨打印机分成：
电荷控制式（又称充电控制式）
电场控制式（又称静电控制式）
压电喷墨式（又称脉冲控制式）
气泡式
#3 １．电荷控制式喷墨打印机
电荷控制式喷墨打印机主要由喷墨头，充电电板，偏转电极，墨水供应与过滤系统（包括墨水泵，墨水槽，过滤器，收集槽，回收器管道等）以及相应的控制电路及电源所组成，见图１。
工作时，导电的墨水在墨水泵的高压作用下进入喷嘴，通过喷嘴形成一束极细的高速射流。射流通过高频振荡发生器断裂成连续均匀的墨水滴流。在充电电极上施加一个静电场给墨水滴充电，所充电荷多少与墨喷在纸上的位置高低成正比，在充电电极上所加的电压越高，充电电荷就越多。带不同电荷的墨滴通过加有恒定高压偏转电极形成的电场后垂直偏转到所需位置，电荷一直保持到墨滴落在记录纸上为止。若在垂直线段上某处不需喷点，则相应的墨滴不充电，这些墨滴在仿转电场中不发生偏转而按原方向射入回收器中。
当一列字符打印完后，喷墨头以一定的速度沿水平方向由左向右移动一列距离，依次下去，即可印刷出一个字符以至一行字符。
图２示出了５Ｘ７点阵的字符“Ｈ”的形成过程。图中数字１，２…３５为墨滴落在纸上的顺序。
电荷控制式喷墨印刷的优点是喷射结构简单，速度高，一般可达２５０—７５０字符／Ｓ，印刷质量好，但由于通常有９５—９８％墨滴印字时用不上，为此还必须设计一套复杂的墨水回收系统。
#3 ２．电场控制式喷墨打印机
电场控制式喷墨印刷是在静电场中用滴落法来形成墨滴的。作用在墨水射流上的静压力使墨水在喷嘴孔中形成一个凸出的新月形面，没有外力作用时，墨水不会流出，此时，墨水的表面张力和静压力处于平衡状态，如果在凸出的新月形面和位于喷嘴前面的加速电极之间加上一个高电压（一般为２０００Ｖ），就会形成一个轴向电场力作用于新月形面上，使其发生变形，形成一滴墨水，墨水滴在电场方向加速，其末速度正比于加速电压，反比于墨滴直径。墨水形成后，喷嘴随即从墨水容器中得到补充。这样，就形成了一串墨水滴链。墨水滴形成过程的闪光照相如图３。
在图３（ａ）中，可以看出墨滴形成的过程，凸出的新月形面首先被静电场力拉成极细的尖顶状，拉到一定长度后，发生收缩，在形成铅笔状抛射体的瞬间，由于墨水的表面张力的作用，最后脱离墨水射流而形成一滴墨滴。
被充电的墨滴形成后，在不同的偏转电场电压作用下，在Ｘ和Ｙ方向进行偏转，落在记录纸上相应位置而形成字符。偏转电场电压根据墨滴在字符中的位置不同而变化，它可由字符发生器和相应控制电路来控制。图３（ｂ）示出了字符“Ｈ”各点形成的顺序：由起点—‘１’，再由‘２’——‘３’，最后由‘４’——终点。
由此可见，此方法的特点是带有相同电荷量的墨水滴，在电压变化的偏转电场中偏转（Ｘ和Ｙ两个方向）而形成字符，墨滴形成的最高频率可达５０００滴／ｓ，在一个分辨率比较低的字符中（如７Ｘ９），印刷速度约为７０字符／ｓ。
#3 ３．压电式喷墨打印机
压电式喷墨打印机工作原理就是在压电晶体上施加脉冲电压，使其变形后产生一个瞬时压力，从而挤压墨水盒喷出一滴墨水在纸上形成一个小点。加在压电晶体上的电压＞＝１００Ｖ。电压的高低影响墨滴的大小，改变脉冲幅度可使墨滴直径变化３—４倍。因此这种打印机可以改变图文信息的浓淡（即灰度）。
这种结构的喷墨头大都由多个喷头组成，其结构和排列与针式打印机的打印头相似，例如ＰＴ８０喷墨打印机有１２个喷头，分两列，每列６个互错排列，如图４所示，每个喷头上有一个压电晶体通过电路连到打印数据形成电路，喷嘴的进水管全部连到一个墨水盒。
为了保证喷墨的墨水不致于干涸和被灰尘堵住，在喷嘴头部装有一块档板，平面盖住喷嘴，开始打印前，作两次往返运动以清除脏物，同时喷嘴头上还有一个能够保持恒温的导孔板，以保持墨水在喷嘴尖端的温度始终不变。这样，不论工作温度升高或降低，墨水的粘度和表面张力都不变，从而使打印出来的点阵的大小不会因天气而变化。
#3 ４．气泡式喷墨打印机
气泡式喷墨打印机的工作原理，如图５所示。从该图中可以清楚的看到，由数据形成电路送到喷嘴的加热元件上的电脉冲信号使加热元件快速升温，促使喷嘴内邻近的墨水汽化形成汽泡，由于汽泡膨胀产生的压力使墨水形成一个个墨滴从喷嘴中喷出。脉冲过后，墨水蒸汽凝聚，喷嘴内的墨水表面张力维护齐口的平面，因而内部会产生负压从墨水盒内吸入一滴新的墨水。
这种结构的特点是：
（１）喷嘴结构简单，成本低。
（２）喷嘴材料好，经久耐用。
（３）体积小，可以将各个喷嘴排在一起，简化喷墨头结构，提高打印质量。
（４）噪声较低，适合于高级办公室使用。该类打印机喷嘴的形式同针式打印机的针排列位置相似，由于采用电脉冲和特殊加热元件，因而体积小，打印结构比前三种形式要简单得多，多个喷嘴的采用，使得打印速度也较快，一般可达３００ＣＰＳ，其分辨率可达３６０ＤＰＩ，达到了中档激光打印机的水平。
这种喷墨打印机因为没有激光打印机那样的定影过程，因而不能在普通光面胶片上打印，但是可以在专用胶片上打印黑白或彩色图像，为办公自动化和轻印刷系统提供了方便。
●二、激光打印机
激光打印机按照打印输出速度可分成三类：
印刷速度１０—３０ＰＰＭ的为低速激光打印机
印刷速度４０—１２０ＰＰＭ的为中速激光打印机
印刷速度１２０—３００ＰＰＭ的为高速激光打印机
激光打印机的工作原理可通过其以下四个系统组成加以描述：
#3 １．激光打印机的基本组成
激光打印机包括激光器，光调制器，高频驱动，扫描器，同步器和光偏转器，作用是将接口电路送进来的二进制点阵信息调制在激光束上，然后扫描到感光体上。感光体和电子照相机构组成电子照相转印系统，其作用是将射到感光鼓上的图文映像转印到打印纸上，其基本原理与复印机相同，激光打印机的工作原理如下：
（１）激光扫描的工作过程
由激光器发射出的激光束，经反射镜射入声光偏转调制器，同时，由计算机送来的二进制图文点阵信息由接口送到字形发生器，形成需要的字形的二进制脉冲信息。由同步器产生的同步信号控制９个高频振荡器，再经频率合成器和功率放大器加到声光调制器上，对由反射镜射入的激光束进行调制，调制后的光束射入多面转镜，再通过广角聚焦镜将光束聚焦后射到光导鼓表面上，使角速度扫描变成线速度扫描，从而完成整个扫描过程。
（２）电子成像过程
光导鼓表面先由充电极充电获得一定电位，经载有图文映像信息的激光束的曝光，在光导硒鼓的表面便形成了静电潜像，经过磁刷显影器显影，潜像转变成可见的墨粉像，经过转印区时，在转印电极的电场作用下，墨粉转印到普通纸上，再由预热板和高温热滚定影便在纸上熔凝出文字和图像来。
在打印一张图文信息前，清洁滚将未转印走的墨粉清除，消电灯将鼓上残余电荷清除，最后由清洁纸系统作彻底的清扫，便可进入新的一轮工作周期。
#3 ２．激光扫描系统
激光扫描可以产生非常小的高精度光点，因而特别适用于高质量的文字和图像的印刷，现以常用的激光扫描系统为例说明其工作原理。
（１）激光器
激光器是激光扫描系统的光源，它具有方向性好，单色性强，相干性高和能量集中，便于调制和偏转的优点。
常用的激光器有两种，一种是氦—氖气体激光器，波长＝６３２．８ｎｍ。由于其输出功率较高，体积大，可靠性高（寿命＞＝１万小时）和噪声小等优点在早期的大型激光打印机中采用较多。另一种是半导体激光器，半导体激光器型号较多，常见的是镓坤—镓铝坤（ＧａＡｓ—ＧａＡｌＡｓ）系列。它的波长＜＝８００ｕｍ，可与感光硒鼓的波长灵敏度特性相匹配，半导体激光器的体积小，成本低，可直接进行内部调制，因而，它问世不久就被日美等国相继采用作为轻便型台式激光打印机的激光源。
（２）声光偏转调制器
就象电视台需要将图像和声音讯号调制到无线电波上去才能在电视机中解调出图像和声音讯号来一样，激光束要完成图文信息的映像任务也必需用图文信息进行调制，声光调制器就是为完成这个任务而设计的。利用机械，电光法也可以进行类似的调制，但质量较差。
声光调制器的工作原理是利用声光效应产生布雷格衍射，其工作原理见图６。在上图中，如果在玻璃和晶体等超声媒质中产生超声波，就会引起周期性的折射率变化，而成为相位型衍射栅，光栅常数等于超声波波长。如果让激光束入射到超声媒质中，激光束就会产生衍射，衍射光的强度和方向随超声波的频率和强度而变化，这就是声光效应。
布雷格衍射在超声波只有一种高频信号时入射的激光束除产生未篇转的０级光外，还产生了一条一级衍射光，声光调制器在改变光束的传播时还使０级和一级光的强度随调制信号而变化，如果有若干个不同的高频正统波加到换能器上，就可以产生若干条衍射光。这种现象称为多频衍射。
高频驱动电路的作用就是产生多个高频正弦波信号供声光调制器使用。
典型的高频信号源可产生６４—９６ＭＨｚ之间的９个高频信号，经声光器件产生９条衍射光。这９条高频信号要求频率稳定，波形失真小，在相加电路中相加到一起送往换能器时，要求各个频率的信号相互影响小，不产生畸变，以保证经衍射后的衍射光有较好的线性。
（３）扫描器
要使经调制后的激光光束在感光硒鼓上产生文字和图像，需要完成横向（沿打印纸行的方向）和纵向两个方向的运动。纵向运动可以依靠硒鼓的旋转来完成，光束的横向运动则是由扫描器来完成的。
按工作方式来分，扫描器有声光式，电光式，检流计式和转镜式等。由于转镜式扫描器具有扫描角度大，分辨率高，光能损耗小和结构简单等优点，因而广泛用于激光打印机中，多面转镜的结构及扫描原理如图７所示：
在图７（ｂ）中，ＭＮ为多面镜的一个面。当入射到ＭＮ上时，若入射角为Ｑｉ，则反射光束以反射角Ｑｄ反射出来。显然，Ｑｉ＝Ｑｄ。若ＭＮ转过一个角度Φ，而入射光束方向不变，则反射光束转过２Φ，或者说，反射光线经镜面ＭＮ的两倍角速度旋转。当反射点到感光鼓的距离足够远时，反射的激光束就能从鼓的一端扫描到另一端，图（ａ）说明了这一工作过程。
为了减少多面镜旋转时产生的非线性误差，转镜的几何精度的误差和转镜驱动电机转速不稳等引起的纵向间距和字符的轨迹不均匀等缺点，一般在扫描器中还装有一个同步信号传感器。该传感器是使用图６布雷格衍射产生的０级光不产生偏转从而经多面转镜反射后照射位置固定的特点，将其作为同步信号，用它来控制高频信号的发生器的起停，可以保证扫描间距一致，消除上述误差。
（４）光路系统
为了使扫描器产生的扫描光束聚集成规定的大小，并且在感光鼓上进行匀速直线运动就需要采用较好的光路系统。
光路系统根据透镜处于扫描器的前后位置分为物镜前后两种形式，后者因扫描较大图形时失真严重而很少采用。
物镜前型扫描线较直，但扫描速度也有失真，所以在较后生产的激光打印机中，对物镜前型所采用的广角聚焦镜进行了改进，即由多个透镜组合在一起，在焦距为３００ｍｍ的，多面转镜的物距为３７ｍｍ时，失真度仅０．００１１％，完全可以满足激光成像的要求。
#3 ３．电子照相转印系统
电子照相转印系统之核心部件是感光鼓，其基体是铝合金，表面几何精度非常高（光洁度１０节），并镀有一层光电导性良好的材料，目前采用较多的是硒碲合金。因此习惯上也称硒鼓，也有采用硫化镉和有机材料（如乙烯咔唑）的。
电子成相是围绕着感光硒鼓循环反复地进行的，可以概括为：充电—扫描曝光—墨粉显影—转印到纸上—热定影输出—消电—清扫余墨粉—光照—再充电的循环过程。
前五个步骤的主要原理如下：
（１）充电
要使感光鼓能按照图文信息吸附上碳粉，必须首先给它充电，这一任务由电极担任，电极实际是一根与感光鼓轴线平行的钨丝，其上带有５—７ｋＶ直流高压，当硒鼓表面与钨丝非常接近时，周围的空气被电离产生电晕放电。于是感光鼓上就带上了电荷，电压的正负由钨丝所带电压决定，当光导材料为硒碲合金时则充正电，感光旋转一周后整个表面均会充电。
（２）曝光
当硒鼓表面经过钨丝电极时，其表面被充上正电，光导层与底基的界面感应出负电。
当激光光束中有光部分照到硒鼓表面的某个区域时，称为曝光。经曝光后的地方电阻率大幅度下降，表面的正电荷与界面的负电荷中和而消失，由于硒碲合金颗粒之间的良好绝缘性能，未经光照的表面正电荷仍保持不变，于是形成一层静电潜像。
（３）显影
显影工作由显影器来完成，它的作用是将上述静电潜像变成可见图像。
显影器中装有铁粉和碳粉，经磨擦后铁粉带正电，碳粉带负电，铁粉被碳粉所包围，吸附了碳粉的铁粉又被永久磁铁所吸，形成类似于毛刷似的一层铁粉和碳粉的混合物。
当光导鼓表面从这层磁刷下经过时，碳墨粉因带负电就被吸到硒鼓表面仍保持着正电的部分，形成了可见的碳粉图像。
搅拌器的作用就是使铁粉和碳粉摩擦带电。
（４）转印
将光导鼓上的碳粉图像转到普通纸上称为转印。
当带正电的碳粉随着感光鼓转到打印纸附近时，在纸的后面放置的电极（电晕）放正电，由于电压很高（５００－１０００Ｖ），静电吸引力使纸紧贴在光导板上，带负电荷的碳粉就被吸附到纸的表面上来了。
由于这种转印方式与纸的绝缘程度有关，当纸张因天气而受潮时，碳粉会因纸张表面的漏电而不能完全和紧密地吸附在上面，这是这种方法的缺点。
（５）定影
将吸附在纸上的碳粉永久地固定在纸上的过程叫定影。
吸附在纸上的碳粉实际是由热性的树脂和碳粉混炼而成的微小颗粒，当吸附了碳粉的纸经过两个较高而又间隙不大的金属滚筒之夹缝时，碳粉中的树脂熔化而与碳粉一起被紧紧地压附在纸上，从而形成永久的图像，同时也完成了激光打印的整个过程。墨粉的熔化温度约１００摄氏度，热辊的温度与纸张通过的速度有关，通常在１５０—１８０摄氏度之间。
感光鼓经过清扫余粉和光照清除剩余电荷再进入下一轮循环。
#3 ４．激光扫描点阵的形成方法
与点阵式打印机相似，激光打印机的图文信息也是由点阵组成的。印刷质量要求越高，组成一个字符的点阵也越多。
下面以字符“ＨＦ”为例说明激光扫描点阵形成的四种方法（见图８）。图形信息的点阵形成与字符点阵的形成相似。
（１）单线扫描
将一行字符的每一行的点阵信息送到扫描器中进行扫描称为单线扫描。
在这种方式中，先扫描“Ｈ”的第一行的第一和第七个点以及“Ｆ”的第一行的７个点，然后再扫描第二行中“Ｈ”的２个点和“Ｆ”的一个点，直到第九行的所有点扫描完。若行宽为１３２列，则每一次扫描从第一个字符的第一行扫描到第１３２个字符的第一行，要经过９次１到１３２列的扫描才能形成字符的整体。这种方式又称为大光栅扫描，具体扫描方法见图８（ａ）。
（２）多线顺序偏转扫描
该扫描方法见图８（ｂ）。在这种方法下高频信号发生器依次产生９个不同的频率。根据布雷格衍射原理，它们在偏转调制器中会产生偏转角不同的９条扫描线，于是首先扫描出“Ｈ”字符的第一列的９——１号的９个点。接着转镜旋转一个微小角度，再次扫描出“Ｈ”的第二列的点，扫完“Ｈ”后再扫“Ｆ”的从左到右的点阵信息。
与第一种方法不同的是，这种方法只要转镜转过一个微小的角度（相当于第一种方法的１／１３２）即可形成一个字符，因此也叫小光栅扫描。
（３）多线同时偏转扫描
多线同时偏转扫描法是指在高频驱动电路中同时产生９个不同的频率，经合成后送到偏转调制器中，则可以从中同时输出９条偏转角不同的扫描线，一次完成９个点的扫描。
在图８（ｃ）中，第一次同时扫出“Ｈ”的１到９个点，然后在转镜转一个点的位置后再扫出第二列。依次从左到右直到“Ｆ”的最后一列扫完为止。
（４）多线同时偏转多次扫描
该方法与前一种方法实属一类，只是从一个字符的形成上来说有所区别。
图８（ｄ）中的字符是用三次扫描完成的。即在扫描高点阵字符时，一个完整的字符（准确说是一行完整的字符）是分成多次扫描完成。
●三、热升华打印机
热升华打印机是热蜡式打印机的一种变种。热蜡式打印机是逐点将蜡状墨水熔融到打印介质上，而热升华式打印机则是墨水蒸发（由固态变成气态）到特殊涂覆的纸张上，它是目前国内彩色打印机市场上最为昂贵的产品，同时也是采用专用纸张输出品质最高的彩色打印机，使用的费用也比较高。热升华的效果类似相纸的输出，可达３００ＤＰＩ（一般彩色印刷为１７０ＤＰＩ），适合于对彩色输出要求更高的用户，但其运转成本较高，主要以品质吸引人。
此外，由于从技术角度讲控制气体的走向非常困难，所以热升华式彩色打印机的打印速度比较慢，打印一幅同样内容的画面大约比喷墨式打印机多一倍的时间。
●四、打印机的日常维护
在正确使用打印机的同时，如果能够对打印机进行日常的维护，将明显减少故障的发生，延长打印机的使用寿命，从而降低打印成本。
打印机的日常维护可以分为这样几个步骤：
#3 １．检查
〉工作环境
〉使用方法
〉打印纸进出通道情况
〉色带位置
〉有无杂物，打印头移动情况
〉连接电缆及零部件有无松动情况
#3 ２．清洁
〉一般性清洗
〉打印头清洗
〉硒鼓清洗
#3 ３．润滑
#3 ４．易损及消耗件更换
〉打印色带更换
〉色带盒更换
〉打印针更换
〉打印头更换
〉喷墨盒更换
〉碳粉盒更换
〉硒鼓更换
●五、打印机常见故障的维修
就喷墨打印机而言，其常见故障原因及解决措施如表一。
常用的激光打印机之一般性故障见表二 。
●以下提供部分喷墨打印机的维修实例：
#3 １．ＢＪ－１０ｅｘ
现象：自检正常，联机打印时，出现“死机”。
分析：自检正常，说明机械部分正常，纸路和水路正常，电路部分中ＣＰＵ，外围电路以及ＤＲＡＭ，ＣＧＲＯＭ等正常，可在接口部分查找原因。接口部分中有８位数据位，还有若干控制和联络线。如果计算机查询忙线Ｂｕｓｙ信号常高，计算机不断地查询，而Ｂｕｓｙ一直为高，从表面上看到的是“死机”。
检测：追踪Ｂｕｓｙ线，到接口隔离芯片ＬＳ１４，经测量静态值已经不正确。
排除：更换。
#3 ２．ＢＪ２３０
现象：自检打印时，只打出半个字符。
分析：打半个字符，说明喷嘴只有一半在工作，和以下几部分有关：
（１）喷墨头的一半喷嘴堵塞，更换墨盒后故障依旧，说明和喷墨头无关
（２）和控制喷墨嘴的芯片有关
（３）和喷墨嘴驱动电路有关
（４）和小车电缆有关
检测：小车电缆无故障，８个喷嘴驱动三极管中有四个损坏。
说明：ＢＪ－１０系列，ＢＪ－２００系列的墨盒和喷头是一体化的，驱动晶体管放在ＰＣＢ板上。而ＢＪ－３００系列，ＢＪＣ８００和ＢＪＣ６００的墨水和喷头是分离的，它们的驱动晶体管做在喷头内部。
排除：更换四个驱动晶体管。
#3 ３．ＢＪ－３３０
现象：打印时，时好时坏。
分析：该问题属于软故障，或随机故障，一般ＰＣＢ板上的芯片坏的可能性较小，大多出在打印头上。
检测：用一般清洗，增强型清洗，老化强喷等手段处理，仍不能彻底好转。
排除：更换ＢＪ－３３０打印头后，正常。
#3 ４．ＢＪＣ－８００
现象：送纸时，不进纸，或进纸到一半，报５５Ｅ错。
分析：一般认为是纸路发生了问题，不同步，也可能是传感器发生了错误。
检测：发现当ＢＪＣ－８００开始工作时，进行初始化，初始化完毕后，小车从左至右运动到右边位置时，依靠小车底部的一个突起物将一个弹簧片刮开，这个弹簧片称作离合器。离全器向右移动后，释放下边的偏轮，带动齿轮运动进纸，使纸进到停放处，压下纸张传感器和Ｆｌａｇ（臂），而使传感器检测到纸的存在，因为离合器弹簧变形，故不能使纸到位。
排除：更换离合器（弹簧片）后，工作正常。
#3 ５，ＢＪＣ－６００
现象：上电后，长时间等待，小车不规则地运动，不打印，不自检，报清洁单元错。
分析：检查ＰＣＢ板，传感器（ＨＰ），小车马达，进纸马达等。
检测：对其ＰＣＢ板，传感器，小车马达，进纸马达进行测量，均属正常，最后检测线性编码器，发现该线性编码器可能是因为磁场的原因，部分已退磁或重新极化，当ＭＲ头读出空间坐标后，和ＥＰＲＯＭ中参数不符，以致小车乱动，不能正常工作。
排除：更换线性编码器后重新初始化，打印机工作正常。
#3 ６，ＢＪ－１０ｅｘ
现象：小车不能复位，不能下沉打印。
分析：小车不能复位，有以下几个原因：
（１）原始位置传感器损坏或污染，小车到位后不能检测到信号。
（２）小车驱动马达功率降低。
（３）控制器送码出现混乱。
（４）小车传动系统因磨损松驰。
（５）清洁系统和小车运动之间，因齿轮故障等脱钩（挂不上档）。
检测：上述各项都是正常的，没有问题发生。后来，转动小车皮带时，发现小车运动不太自如，到归位前有一较大的阻力，同时，观察小车运行时摩擦较大，且丝杠上油泥较多。检查小车底部和丝杠接合部动力传动销（小车马达）带动丝杠转动，由于丝杠表面的曲线（螺旋式）运动，驱动连接销沿着曲线运动时带动小车左右运动，连接销的表面和丝杠接触部是半圆形的，经摩擦变为一字形状。当小车马达的动力传给丝杠和清洁单元换档时，因一字头摩擦增大而不能到位，不能进行齿轮之间动力切换，致使小车不能到位。
排除：更换动力传动销（ＱＡ２－０３６２－０２０）。