چاپگر ماتریس سوزنی
طراحی > تاریخچه > سر چاپگر و تثبیت موقعیت > استفاده > اجزاء مختلف در چاپگرهای سوزنی

کارهای مهم جهت چاپ یک تصویر، در خود کامپیوتر انجام می‌شود و تمام بیتهای کنترل هد به وجود می‌آید. چاپگر فقط نحوه دریافت و ارسال بیت‌های کنترل هد و کنترل حرکت موتورهای جلوبرنده کاغذ و هد را انجام می‌دهد.
قسمت‌های مهم یک چاپگر سوزنی را جدای از نوع و مارک آن، به صورت زیر می‌توان نام برد:
۱- هد۸ یا ۱۶ یا ۲۰ یا ۲۴ پین:
گرچه هد، خود یکی از قطعات سخت‌افزاری یک چاپگر محسوب می‌شود ولی به دلیل اهمیت و پیچیدگی، آن را به‌طور جداگانه مورد بررسی قرار می‌دهیم.
قطعات هدهای ماتریس سوزنی:
قطعات هر هد، جدا از نوع و مدل عبارتند از: سوزن، شابلون، پوبین‌ها، بورد، دماغه اصلی هد و فنر که در زیر، به شرح آن‌ها می‌پردازیم.
·سوزن: هر سوزن خود از دو قسمت، میله سوزن و چکش تشکیل می‌شود.
·شابلون: شابلون‌های موجود در هر هد به دو نوع تقسیم می‌شوند. یک نوع آن به صورت دایره‌ای یا بیضی در داخل هد بوده که سوزن‌ها در آن قرار می‌گیرند. نوع دیگر در خارج هد بوده و سوراخ‌های آن‌ها از داخل به نوک هد به همدیگر نزدیک‌تر شده و از حالت دایره به حالت مستطیل نزدیک می‌شود.
·پوبین: هر سوزن یک پوبین دارد که با فعال شدن پوبین فوق توسط ترانزیستور یا تراشه راه‌انداز آن، فعال می‌شود با فعال شدن پوبین، چکش سوزن جذب شده در نتیجه سوزن از داخل شابلون‌ها بیرون آمده با نوار ریبون برخورد می‌نماید. اگر هد از نوع یک طبقه باشد، به تعداد سوزن‌های هد، پوبین بر روی یک بورد خواهیم داشت. شکل ۳–۱۱ یک سوزن هد با قسمت‌های مختلف آن را نشان می‌دهد این سیستم کار تقریباً در هدهای جدید اجرا می‌شود.
·بورد: این بورد یا بوردها به شکل تقریباًدایره‌ای بوده و پوبین‌ها در آن نصب شده تا کابل بورد کنترل‌کننده به هد به این بورد وصل شود. به عنوان مثال در هد چاپگرهای 1170LQ، دو عدد بورد وجود دارد یک عدد بورد بزرگتر که به نوک هد نیز نزدیکتر است و برای سوزن‌های فرد(۵٬۳٬۱ و…۲۳) و یک عدد بورد کوچکتر جهت سوزن‌های زوج مورد استفاده قرار می‌گیرد(۶٬۴٬۲ و…).
·دماغه اصلی هد: تقریباً در تمامی هدها، یک دماغه پلاستیکی یا فلزی جهت هدایت سوزن توسط شابلون‌های مختلف وجود دارد. شابلون‌ها در داخل این دماغه قرار گرفته هر کدام به تعداد سوزن‌های هد، سوراخ دارند. هرچه از داخل هد به انتهای دماغه نزدیک شوید، شکل سوراخ‌ها از حالت دایره‌ای یا بیضی به حالت مربع نزدیکتر می‌شود به‌طوری‌که آخرین شابلون موجود در نوک دماغه کاملاً مستطیلی خواهد بود.
·فنر: این فنر باعث برگشت سریع سوزن به محل ثابت اولیه خود می‌گردد.
خرابی‌های هد که عمدتاً ناشی از شکستن سوزن‌ها است به دلایل زیر می‌تواند به وجود آید:
(۱) خراب بودن نوار ریبون به‌طوری‌که در هنگام بیرون آمدن سوزن‌ها به آن‌ها گیر کند (این گیر کردن با توجه به اینکه هد حرکت می‌کند می‌تواند باعث شکستن سوزن‌ها شود).
(۲) کثیف شدن شابلون‌ها و مسیرهای هدایت کننده سوزن‌ها (در اثر کثیف شدن شابلون‌ها یا مسیرهای فوق، سوزن به راحتی و با سرعت به داخل هد برنگشته در نتیجه به نوار ریبون گیر کرده و باعث شکستن آن می‌شود).
(۳) شکستن یا خراب بودن فنر برگرداننده سوزن
یکی دیگر از خرابی‌های هد (جدای از شکسته بودن یک یا چند سوزن) چاپ نکردن یک یا چند نقطه در یک حرف است که این می‌تواند ناشی از عوامل زیر باشد:
۱- شکسته بودن سوزن به دلایل گفته شده در مورد قبل
۲- خراب بودن یک یا چند عدد از پوبین‌ها
۳- قطعی در کابل هد به بورد کنترل‌کننده
۲-سنسورها:
یکی از المان‌های بسیار مهم و البته آسیب‌پذیر در چاپگرهای سوزنی سنسورهای تعیین وضعیت می‌باشند. سه سنسور اصلی در هر چاپگر ماتریسی و جوهرافشان و حداقل یک سنسور در چاپگرهای لیزری وجود دارد که عبارتند از:
·سنسور وجود کاغذ: یک سنسور نوری بوده که وجود یا عدم وجود کاغذ را به کنترل‌کننده گزارش می‌کند. در واقع یک فرستنده و گیرنده نوری بوده که یک زائده اضافی در بین فرستنده و گیرنده حرکت می‌کند و در اثر حرکت (وجود کاغذ) زائده در بین فرستنده و گیرنده قرار می‌گیرد. از رسیدن نور به گیرنده جلوگیری می‌کند. در اثر خرابی این سنسور یا کثیف شدن آن یا شکستن زائده فوق و قطع ارتباط آن، خطای عدم وجود کاغذ (paper out) به وجود خواهد آمد. این سنسور در تمامی چاپگرها (ماتریسی، جوهر افشان و لیزر) وجود دارد.
· سنسور انتهای خط: یک سنسور نوری از دیودی است که انتهای حرکت هد در یک خط را به سمت چپ اعلان می‌کند. این سنسور در سمت چپ، در کف چاپگر نصب است. هنگام روشن کردن چاپگر، یکی از ورودی‌هایی است که چنانچه خراب باشد، چاپگر آغاز به کار نکرده و با پخش چند بیپ از ادامه کار جلوگیری می‌کند. در زیر هد یک زائده اضافی وجود دارد که در اثر حرکت هد بر روی غلطک خود، هنگامی که به انتهای خط رسید، از میان فرستنده و گیرنده سنسور فوق، زائده مورد نظر عبور کرده و پایان خط را اعلام می‌کند تا موتور حرکت هد به سمت راست حرکت کند. میزان رسیدن هد به سمت راست براساس تعداد پالس‌های داده شده به موتور پله‌ای فوق است.
· سنسور تعیین نوع کاغذ: یک سنسور میکروسوئیچی بوده که در زیر دستگیره مربوطه به کاغذ (ضخیم، نازک، معمولی و…) قرار دارد. چنانچه کاغذ از نوع ضخیم انتخاب شود، سرعت چاپگر کاهش می‌یابد، این سنسور در این حالت عمل می‌کند تا سرعت چاپ را کاهش داده از خسارت احتمالی وارد به سوزن‌های هد جلوگیری نماید. این سنسور دو پلاتین دارد که دارای دو حالت وصل یا قطع است.
۳- موتور در چاپگر:
هر چاپگر بسته به نیاز یک یا دو موتور پله‌ای دارد در چاپگرهای ماتریسی و جوهرافشان دو عدد موتور پله‌ای جهت دوکار مختلف به صورت زیر کار می‌کنند:
· موتورحرکت‌هد: این موتور پله ای، هد را در سمت راست یا چپ در طول یک خط حرکت می‌دهد. اتصال بین هد و موتور توسط یک تسمه برقرار است. سفت نبودن تسمه به مقدار مورد نیاز یا خرابی تسمه (معمولاً تسمه‌ها به صورت دندانه‌دار می‌باشند) می‌تواند بردقت چاپ تأثیر داشته باشد. کوچکترین میزان حرکت موتور به ازای دریافت یک پالس از سوی کنترل‌کننده، به اندازه یک نقطه است موتورهای پله‌ای موتورهایی هستند که به ازای دریافت یک پالس، به مقدار معین و دقیق حرکت می‌کنند. باید توجه داشت کنترل‌کننده به دلیل نداشتن فیدبک از حرکت هد، هیچگونه گزارشی از دقیق بودن حرکت موتور، برای کنترل‌کننده ارسال نمی‌شود هرگونه اضافه جریان از موتور یا عدم ارسال پالس انتهای خط را به حساب درگیر بودن هد محسوب کرده با اعلان چند بیپ متوقف می‌شود؛ بنابراین، روان حرکت نکردن هد بر روی غلطک مربوطه، گیر کردن هد به ریبون یا کاغذ، گیر کردنسوزن‌های هد به ریبون و کاغذ و… از سوی کنترل‌کننده به عنوان خطا، محسوب خواهد شد.
· موتورحرکت‌کاغذ: این موتور پله‌ای، کاغذ را از یک سو به داخل و از سوی دیگر آن را به خارج هدایت می‌کند.
کوچکترین حرکت یا گام موتوریک خطا است. این موتور در صورتی شروع به کار خواهد کرد که سنسور وجود کاغذ فعال باشد. تنها مرجع تعیین مقدار کاغذ عبور کرده (با توجه به نبودن فیدبک) تعداد پله‌ها یا پالس‌های ارسالی برا موتور است. هرگونه اضافه جریان توسط موتور، به عنوان خطا محسوب خواهد شد.
۴- بوردکنترل‌کننده:
دریافت اطلاعات از کامپیوتر از طریق یک رابط سریال و موازی، ارسال آن به هد چاپگر و هم‌زمان با آن، کنترل موتورها و سنسورها توسط بوردکنترل‌کننده انجام می‌شود.
در چاپگرهای امروزی، بورد کنترل‌کننده به داخل چاپگر منتقل شده‌است و تمام کارهای کنترلی را برعهده دارد. اعمالی که توسط IC میکروکنترل‌کننده انجام می‌شود عبارتند از:
·تست اولیه چاپگرها به هنگام روشن شدن یا برنامه‌ریزی مجدد توسط سیگنال INIT. در هر چاپگری با روشن شدن آن، برنامه تست اجرا شده با توجه به حالت سنسورهای ورودی، یکسری اعمال را انجام می‌دهد. علاوه برآن حافظهRam, ROM، بافرها، رابط‌ها و سیگنال‌های ورودی رابط موازی نیز بررسی خواهد شد. به عنوان مثال، چاپگر سوزنی، با روشن شدن دستگاه، هد برای چند سانتی‌متر به سمت راست حرکت کرده آنگاه برگشته و به سمت چپ حرکت می‌کند تا به سنسور انتهای خط برسد. با رسیدن سنسور فوق، محل و موقعیت فعلی هد به عنوان مرجع انتخاب می‌شود و هد به سمت راست حرکت حرده در موقعیت خاص متوقف شده آماده‌کار می‌شود (بسته به وجود یا عدم وجود کاغذ). در صورت خراب بودن این سنسور با روشن شدن چاپگرهد به سمت راست حرکت کرده با برخورد به بدنهچاپگر با اعلان خطا توسط بیزر، متوقف می‌شود.
·حافظهROM، این حافظه فقط خواندنی، شامل برنامه تست و الگوی حروف استاندارد جهت چاپ است.
·حافظهRAM، این حافظه یا بافر به دو منظور مورد استفاده قرار می‌گیرد:
ذخیره اطلاعات ارسالی از سوی کامپیوتر.
ذخیره فونت‌های تعریفی توسط کاربر.
به عنوان مثال چاپگر1170EPSON LQ ۸ کیلوبایت حافظه دارد.
·راه‌اندازی سوزن‌های هد: جهت راه‌اندازی سوزن‌های هد با سرعت بالا از ترانزیستورهای با جریان مناسب با تراشه‌های مورد نیاز استفاده می‌شود.
·راه‌اندازی موتورهای پله‌ای: جهت راه‌اندازی موتورهای پله‌ای از تراشه‌های خاص یا ترانزیستور یا ماسفت‌های با جریان مورد نیاز استفاده می‌شود.
·کانکتورها: برروی بورد کنترل‌کننده چاپگر، کانکتورهای مختلف وجود دارد که عبارتند از:
کانکتورهای ورودی سنسورهای انتهای خط، وجود کاغذ، تعیین نوع کاغذ.
کانکتور سیگنال‌های ورودی از هد چاپگر
کانکتورهای مربوط به موتورهای پله‌ای
کانکتور سیگنال‌های پانل چاپگر (کلیدها و چراغ‌ها)
کانکتور ورودی از بورد برق چاپگر
کانکتور پورت موازی یا سریال (در اغلب چاپگرها پورت موازی وجود دارد)
۵- چرخ‌دنده در چاپگر
یک چاپگر در هرنوع و مدل یکسری چرخ‌دنده جهت انتقال قدرت به قسمت‌های مختلف دارد. به عنوان مثال، یکسری چرخ‌دنده‌های پلاستیکی، کار درگیر کردن تراکتور با موتور حرکت کاغذ را بر عهده دارند. اما معمولاً در اغلب مواقع یک قسمت از چرخ‌دنده‌های یک چاپگر ماتریس سوزنی خراب می‌شود و آن چرخ‌دنده‌های تغذیه حرکت ریبون است. این مجموعه چرخ‌دنده که از طریق یک تسمه به موتور حرکت هد وصل است جهت حرکت مغزی یا نوار ریبون در یک جهت خاص به کار می‌روند. این مجموعه چرخ‌دنده دو قسمت دارد تا بتواند زمانی که هد و موتور در دو جهت حرکت می‌کند، نوار ریبون را فقط در یک جهت حرکت دهد. سفت چرخیدن نوار ریبون می‌تواند باعث خراب شدن چرخ‌دنده‌های گردد.
·چرخ‌دنده‌های‌حرکت ریبون: براساس حرکت هد، به‌طوری‌که نوار داخل جعبه ریبون به‌طور مداوم حرکت داشته باشد تا جوهر به‌طور یکنواخت چاپ شود.
·چرخ‌دنده‌های حرکت کاغذ: براساس حرکت غلطک مربوطه
۶- تراکتور (TRACTOR)
جهت حرکت کاغذهای به هم پیوسته کامپیوتری (در بعضی از چاپگرها این تراکتور یا وجود ندارد یا چندتا دارد. به عنوان مثال، 1170EPSON LQ دو عدد تراکتور دارد.
۷- ریبون (Ribbon)
جعبه‌ای پلاستیکی که نوارهای آغشته به جوهر خشک در آن قرار دارد.
۸- میله حرکت هد
علاوه براینکه هد بر روی آن حرکت می‌کند، فاصله هد تا غطک کاغذ را نیز تنظیم می‌کند.
۹- تنظیم‌کننده فاصله هدتا غلطک
این دستگیره جهت تنظیم فاصله هد از غلطک برای استفاده کاغذهای مختلف (نازک، ضخیم و…) به کار می‌رود این دستگیره به میله حرکت هد متصل است.
۱۰- دستگیره انتخاب نوع کاغذ
این دستگیره می‌تواند نوع کاغذ به هم پیوسته یا غیر پیوسته را انتخاب کند، به‌طوری‌که زمانی که کاغذ پیوسته انتخاب می‌شود، چرخ‌دنده‌های غلطک حرکت کاغذ با تراکتور درگیر می‌شود.
۱۱- پنل کنترل چاپگر
این پانل با داشتن کلیدها و چراغ‌های مختلف، نحوه کنترل چاپگر را از نظر نوع فونت، انداره فونت و… مشخص می‌کند.
۱۲- بورد تغذیه
این بورد، ولتاژهای مورد نیاز قسمت‌های مختلف را تأمین می‌کند.
همان‌طور که ملاحظه می‌شود، چاپگر را می‌توان به دو قسمت الکتریکی و مکانیکی تقسیم کرد. هر کدام از این قسمت‌ها، خود می‌تواند دچار خرابی‌هایی شود.
سیستم عملکرد چاپگر
گفتیم 1170EPSON LQ مهم‌ترین چاپگر موجود در بازار کامپیوتر ایران به‌شمار می‌رود. ما نیز با توجه به اهمیت شناخت این چاپگر، در این بخش آن را از دید تعمیرکار به‌طور کامل می‌آموزیم: در این قسمت به تشریح سیستم مکانیکی چاپگر 1170EPSON LQ می‌پردازیم که خود از چهار مکانیزم تکیل شده‌است این مکانیزم‌ها مربوط به چاپگر با هد ماتریسی و ۲۴ پین است که اطلاعات را به صورت سریال چاپ می‌نماید.
مکانیزم هد چاپ:
مکانیزم هد چاپ شامل خود هد چاپ، ریبون جوهری و کاغذ غلطک مقابل آن است. هد چاپ ۲۴ سوزن به‌طور زیگزاگ دارد که در دو ردیف ۱۲تایی مرتب شده‌اند. هرسوزن یک راه‌انداز جهت سیم‌پیچ برای حرکت سوزن به داخل و بیرون هد جهت چاپ نقطه بر روی کاغذ مقابل آن را دارد. این سوزن‌ها و سیم‌پیچ‌های آن به‌طور مستقل عمل نموده هیچ ارتباطی با همدیگر ندارد. نحوه کار سوزن‌های هد در مراحل زیر آمده‌است:
·مدارکنترل، یک سیگنال خروجی به مدار راه‌انداز هد ارسال می‌کند. این تغییر باعث ایجاد یک جریان در سیم‌پیچ هد متناظر با آن سوزن شده با عمل سیم‌پیچ یک نیروی مغناطیسی ایجاد خواهدشد.
·این عمل باعث خواهد شد تا چکش سوزن توسط هسته آهنی به داخل کشیده و نوک سوزن از هدبیرون آمده بر روی کاغذ اثر جوهر را به وجود آورد (دراثر برخورد سوزن با ریبون جوهری).
·نوک سوزن برخورد کرده با ریبون جوهر که در مقابل آن کاغذ قرار دارد باعث ایجاد یک نقطه بر روی کاغذ خواهد شد.
·زمانی که جریان سیم‌پیچ قطع شود، نیروی آن از بین رفته سوزن آزاد خواهد شد و با توجه به اینکه در پشت آن یک عدد فنر قرار دارد، بنابراین، سریعاً چکش را به طرف عقب حرکت داده در جایگاه اولیه قرار خواهد داد.
·زمانی که هد به‌طور مداوم کار می‌کند بعد از مدتی داغ می‌شود، برای حداقل کردن مقدار گرما در سیم‌پیچ‌های هد و در نتیجه کاهش تلفات گرمایی جهت جلوگیری از اثر گرما برکار هد، یک عدد سنسور در داخل هد قرار دارد که تغییر گرما را توسط یک سیگنال به بورد کنترل برگشت می‌دهد.
مکانیزم حرکت هد:
برای حرکت هد یک تسمه زمانی، کار انتقال نیرو از موتور پله‌ای را به هد ریبون برعهده دارد و باعث حرکت هد در هر دو جهت می‌شود. سنسور انتهای خط(HP) در زمان رسیدن هد به موقعیت اصلی یا انتهای خط را گزارش می‌کند یک گیره تنظیم کننده ضخامت کاغذ، فاصله بین هد و غلطک را برعهده دارد. هرچه کاغذ ضخیم‌تر باشد، این فاصله باید بیشتر باشد. چنانچه این فاصله خراب تنظیم شده باشد، باید بعد از باز کردن چاپگر، با باز کردن راهنمای شافت حرکت، میله مربوطه را در وضعیت مناسب قرار داده آنگاه مجدداً راهنای شافت را محکم ببندید کهیک پیچ دارد. سنسورPG، زمانی عمل خواهد کرد که فاصله بین هد و غلطک کاغذ کمترین مقدار را دارد.
مکانیزم حرکت کاغذ:
در چاپگر 1170EPSON LQ و چاپگرهای مشابه آن، مکانیزم حرکت کاغذ بسیار پیچیده و گوناگون بوده به‌طوری‌که از جهات مختلف کاغذ به صورت تک برگ و پیوسته قابل باز شدن و خروج است که برای هرکدام باید دستگیره مربوط به مسیر کاغذ درجای درستش تنظیم شده باشد.
دراین بخش سه نمونه از حرکت کاغذ که با استفاده از تراکتور است را به‌طور خلاصه مورد بررسی قرار می‌دهیم:
·روش تراکتور هل‌دادنی: در این روش، چرخ‌دنده‌ها به نحوی درگیر می‌شوند که کاغذ را به طرف جلو هل می‌دهند. به‌طوری‌که کاغذ از طرف جلوی چاپگر وارد شده از بالا خارج می‌شوند.
· روش تراکتور کششی: این روش نیز مشابه روش قبلی بوده با این تفاوت که کاغذ را به داخل چاپگر کشیده و نیازی به واحد کشش کاغذ ندارد.
· روش تراکتور هل و کششی: در این روش از هر دو مکانیزم کشش و هل دادن جهت حرکت کاغذ به داخل و خارج چاپگر استفاده می‌شود. در واقع چاپگر از دو تراکتور استفاده می‌کند.
مکنیزم حرکت ریبون
مکانیزم یک ریبون با هد مشترک بوده به‌طوری‌که تسمه حرکت دهنده هد، نوار ریبون چرخ‌دنده‌های مربوط به آن را نیز حرکت می‌دهد. چرخ‌دنده‌های مربوط به ریبون طوری قرار دارند
که در صورت چرخش موتور در هر دو جهت، ریبون و نوار آن فقط در یک جهت حرکت نماید.
در این شکل نحوه چرخش چرخ‌دنده‌ها در صورت چرخش تسمه از چپ به راست با فلش پر و از راست به چپ با فلش توخالی نشان داده شده‌است.