Hình 4.1. Sơ đồ khối máy in kim
4.2. CHỨC NĂNG CỦA CÁC KHỐI
Phần này miêu tả cơ cấu hoạt động các bộ phận của máy in kim trong sơ đồ khối và giải thích máy in làm việc như thế nào. Máy in kim nói chung có nhiều kiểu loại nhưng về bản chất có thể chia ra thành hai loại chính, loại 24 kim và loại 9 kim.
4.2.1. Cơ cấu đầu in
Cơ cấu đầu in bao gồm có đầu in, băng mực, và trục cuốn giấy. Đầu in chứa đựng 24 hoặc 9 sợi kim loại (hay còn được gọi là các kim) được sắp xếp theo hình chữ chi thành 2 hàng mỗi hàng 12 sợi (tùy theo từng kiểu máy). Mỗi
Khối nguồn Đầu vào 220 hoặc 110 xoay chiều Vi xử lý Mạch điều khiển Mạch cảm biến + 35 V + 5 V Cơ cấu chuyển động đầu in Cơ cấu chuyển động kéo giấy + 35 V + 35 V Cơ cấu đầu in Ghép nối máy tính Dữ liệu in từ máy tính
một kim có một cuộn hút (Selenoid) riêng biệt tương ứng trong đầu in. Khi có một xung điện do mạch điều khiển đầu in gửi tới nó sẽ tạo ra một từ trường hẹp và mạnh trong cuộn hút. Từ trường này sẽ đẩy kim lao về phía trang giấy. Sau khi xung kết thúc, từ trường của cuộn hút sẽ giảm xuống và biến mất, do lực kéo của lò xo gắn ở đầu kim sẽ kéo kim quay trở về vị trí ban đầu. Trong thực tế các cuộn hút và các kim là các bộ phận rất nhỏ và được gắn trong đầu in. Một kim in điển hình chỉ có thể dịch chuyển vào khoảng 0.5 mm. Khoảng cách đó gọi là cú đập kim. Một cách cơ bản các kim được điều khiển, theo 4 bước như dưới đây:
Bước 1: Khi có lệnh in, mạch điều khiển gửi tín hiệu tới mạch điều khiển
đầu in. Việc làm này sẽ thay đổi điện áp điều khiển đầu in và làm thay đổi dòng thông qua các cuộn dây tương ứng của đầu in.
Bước 2: Cuộn dây này hoạt động tương tự như một cuộn hút và sinh ra
một sức hút như là một nam châm. Điện cảm này chính là nguyên nhân làm cho cuộn hút kéo đầu kim ra khỏi đầu in và đâm qua lá chắn đầu kim.
Bước 3: Đầu kim này sẽ đâm lên băng mực và in lại trên giấy, nó sẽ tạo
ra các điểm ở trên trang giấy.
Bước 4: Ngay khi dòng điện qua cuộn dây tắt, điện cảm trong cuộn dây
cũng mất. Đầu kim sẽ trở lại vị trí ban đầu thông qua lò xo gắn ở đầu kim. Sau khi đầu kim chạm vào trục cuốn giấy, nó sẽ bị bật lại kết hợp với lò xo gắn ở đầu kim sẽ kéo nó trở về vị trí ban đầu để tiếp tục cho lần hoạt động sau.
Hình 4.2 Miêu tả hoạt động của cơ cấu in khi in một điểm. Đầu in sẽ sinh nhiệt khi in liên tục. Để hạn chế tình trạng cuộn dây điều khiển đầu kim quá nóng trong quá trình hoạt động, đầu kim được gắn với một cảm biến để nhận diện nhiệt độ. Khi cảm biến này nhận diện có sự thay đổi nhiệt độ trong đầu in, tín hiệu điện sẽ bị thay đổi theo. Tín hiệu thay đổi này sẽ được nhận diện bởi mạch điều khiển và nó sẽ quay về để điều khiển ổn định nhiệt độ của đầu kim.
Hình 4.2. Hoạt động của đầu in
4.2.2. Cơ cấu chuyển động đầu in
Một dây cu roa được nối với bộ phận chuyển động ở phía dưới, nơi gắn đầu in, bộ phận này di chuyển theo chiều dọc thông qua một trục dẫn hướng chuyển động của con trượt. Bộ phận chuyển động được điều khiển bởi mô tơ chuyển động con trượt (CR) là một mô tơ bước dùng để điều khiển dây cu roa (TIMING BELT) thông qua một Pu li gắn ngay ở phía trên đầu của mô tơ. Bộ phận nhận diện, thực chất là một Opto copler tương tự như một cảm biến dùng để nhận biết vị trí của bộ phận chuyển động khi di chuyển đến điểm đầu. Hình 4.3 minh hoạ một cơ cấu chuyển động đầu in trong máy in kim Epson LQ - 300.
Thông thường các máy in kim đều thiết kế cần gạt điều chỉnh mức giấy. Khi thay đổi vị trí điều chỉnh mức giấy sẽ cho phép máy in sử dụng trọng lượng khác nhau của giấy (giấy có độ dầy mỏng khác nhau). Việc làm này sẽ thay đổi khe hở trục cuốn giấy với trục dẫn hướng, bằng cách thay đổi vị trí của nó. Thay đổi vị trí của cần gạt sẽ làm quay con trượt và di chuyển bộ phận chuyển động cũng hướng về phía trước hoặc cách xa khỏi trục cuốn giấy. Khi thay đổi vị trí cần gạt điều chỉnh mức giấy, cảm biến PG (Page Guide - nhận diện sự thay đổi của mức giấy) sẽ nhận diện sự thay đổi của các vị trí điều chỉnh mức giấy như minh hoạ ở hình 4.4. Giấy Băng mực Trục cuốn Mặt nạ băng mực Đầu kim Cái móc Đòn bẩy
Cuộn dây điều khiển đầu kim lõi sắt
Lò xo đòn bẩy
Hình 4.3. Cơ cấu chuyển động đầu in trong máy in Epson LQ - 300
Hình 4.4. Vị trí của cần gạt
Lưu ý: Các máy in kim của các hãng khác nhau đều bố trí cần gạt này, tuy
nhiên vị trí của nó có thể không giống như hình vẽ. Đối với trường hợp này cần phải đọc hướng dẫn sử dụng của máy in cụ thể để biết thêm chi tiết.
4.2.3. Cơ cấu kéo giấy
Khi có lệnh in từ máy tính gửi tới hoặc khi ra lệnh in bản in kiểm tra trên bảng điều khiển của máy in. Lúc này giấy đang nằm ở khay đựng giấy, cảm biến báo giấy ở đầu vào của khay đựng giấy sẽ báo cho máy in biết đã có giấy trong khay đựng giấy. Đầu tiên giấy sẽ được giữ ở giữa trục cuốn giấy và ru lô điều chỉnh hướng giấy, nằm giữa ru lô kéo giấy ra và bộ phận nhận giấy ra ở khay đựng giấy. Mạch điều khiển sẽ tạo ra một tín hiệu khởi động mô tơ kéo giấy. Khi mô tơ kéo giấy quay, sẽ làm cho bánh răng truyền động của mô tơ kéo giấy
quay theo và do bánh răng này được nối trực tiếp vào bánh răng của trục cuốn giấy nó làm cho trục cuốn giấy chuyển động. Hoạt động của các bánh răng được mô tả theo chiều mũi tên mầu đen trong hình 4.5. Do sự chuyển động của trục cuốn giấy và các ru lô tạo ra sức ép kéo giấy vào bên trong máy in và đi ra khỏi máy in theo hình mũi tên mầu trắng. Lò xo của ru lô điều chỉnh hướng giấy tạo ra sức ép, ép tờ giấy vào trục cuốn giấy. Kết quả là nó sẽ đẩy tờ giấy đi qua khỏi bộ phận kéo giấy và đi ra ngoài. Ru lô điều chỉnh hướng giấy ra sẽ giữ cho tờ giấy không bị lệch trái hoặc lệch phải mà đi thẳng ra ngoài.
Hình 4.5. Minh họa đường kéo giấy
4.2.4. Cơ cấu chuyển động băng mực (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Một bộ phận không thể thiếu được trong máy in kim là ruy băng mực, ruy băng mực này hoạt động được là nhờ cơ cấu chuyển động băng mực. Cơ cấu này được cấu tạo bởi các bánh răng điều khiển chuyển động băng mực và nó được lắp vào trong một giá đỡ bằng nhựa nằm ngay dưới băng mực. Các bánh răng này chuyển động được là nhờ có sự liên kết giữa Pu li truyền động gắn vào dây cu roa với các bánh răng của cơ cấu chuyển động băng mực. Do ruy băng có sẵn một lỗ để nối với trục truyền của cơ cấu chuyển động băng mực nên khi cơ cấu chuyển động quay nó sẽ kéo băng mực quay theo. Sự sắp đặt của các bánh răng trong cơ cấu chuyển động băng mực tạo cho bánh răng của băng mực luôn luôn quay ngược với chiều kim đồng hồ.
Ruy băng mực được đựng trong hộp nhựa kín, nó được thiết kế để có thể kéo ruy băng mực liên tục mà không bao giờ hết. Bên trong băng mực chỗ nối với trục truyền của cơ cấu chuyển động băng mực có chứa một lò xo hãm, nó có tác dụng làm giảm độ chùng của ruy băng mực và giữ cho ruy băng luôn nằm
trong một độ căng cho phép. Trên ruy băng mực có gắn một mặt nạ giữ cho mực trên ruy băng không bám lên giấy, giúp cho giấy luôn được sạch. Khi máy in nhận được lệnh in, mô tơ chuyển động đầu in hoạt động di chuyển đầu in qua lại, nhờ sự chuyển động của dây cu rua khiến cho Puli truyền động gắn vào dây cu roa quay theo, làm cho cơ cấu chuyển động băng mực quay và ruy băng mực được kéo theo chiều ngược với chiều kim đồng hồ. Việc làm này tạo ra sự di chuyển liên tục của ruy băng mực cho đến khi kết thúc bản in. Hình 4.6 miêu tả một cơ cấu chuyển động băng mực.
Hình 4.6. Cơ cấu chuyển động băng mực
4.2.5. Khối nguồn cung cấp
Nguồn cung cấp của máy in kim thông thường là dạng nguồn Switching hay còn được gọi là nguồn xung ngắt mở. Ưu điểm của dạng nguồn này là có kích thước gọn nhẹ, công suất nhỏ độ ổn định và độ tin cậy cao. Nguồn trong máy in kim có nhiệm vụ biến đổi điện áp lưới xoay chiều sang dạng điện áp một chiều có ổn áp và cung cấp cho các thành phần điện bên trong của máy in. Tuy theo từng kiểu máy in mà nhà sản xuất thiết kế bộ nguồn cho phù hợp. Nói chung hiện nay trên thị trường Vịêt Nam thường sử dụng máy in kim của các hãng như Epsson, Panasonic... Máy in kim của các hãng này thường thiết kế mạch nguồn có hai mực điện áp một chiều ổn định ở đầu ra là + 35 V và + 5 V sai số ± 5 %, một vài loại máy in còn thiết kế mạch nguồn có thêm một điện áp + 5 VSB dùng để khởi động lại máy in khi ở chế độ tiết kiệm điện năng hoặc ở
chế độ chờ (Standby). Điện áp một chiều + 35 V dùng để cung cấp cho mô tơ chuyển động đầu in, mô tơ kéo giấy và mạch điều khiển đầu in. Điện áp một chiều + 5 V dùng để cung cấp cho các mạch điều khiển logic, các cảm biến nhận giấy và bảng điều khiển, các đèn LED. Trong hình 4.6 dưới đây mô tả sơ đồ khối một mạch nguồn trong máy in kim. Điện áp xoay chiều 115 V hoặc 220 V được nối với nguồn máy in từ nguồn điện lưới. Bộ nguồn này có một mạch lọc xoay chiều ở đầu vào để làm giảm bớt nhiễu do các thiệt bị gây nên. Điện áp xoay chiều sau khi được lọc sẽ được chỉnh lưu và san bằng tạo ra nguồn cung cấp điện áp một chiều. Điện áp này kết hợp với mạch tạo xung ngắt mở và mạch lọc sơ cấp để tạo ra điện áp + 35 V ở đầu ra của nguồn.
Hình 4.7. Sơ đồ khối mạch nguồn trong máy in kim Mạch cung cấp Mạch san bằng Mạch nhận diện dòng + 35 V Mạch bảo vệ quá dòng, quá áp + 35 V Mạch bảo vệ quá dòng, quá áp + 5 V Mạch bảo vệ điện áp rơi Mạch ngắt mở Mạch san bằng Mạch chỉnh lưu Mạch lọc điện áp xoay chiều
Đầu vào điện áp xoay chiều
+ 35 V
Công tắc + 5 V
Trên đầu ra + 35 V sẽ trích một phần điện áp quay về mạch so sánh và hồi tiếp để điều khiển ổn định điện áp đầu ra + 35 V. Điện áp + 5 V được tạo ra bằng cách trích một phần điện áp + 35 V đưa tới mạch + 5 V. Mạch này sẽ làm giảm điện áp từ + 35 V thành điện áp ổn áp + 5 V. Đây là cách đơn giản nhất, hầu hết các bộ nguồn trong các máy in kim đời mới như LQ 2170, LQ 1170 của hãng EPSON đều có một mạch tạo điện áp + 5 V riêng biệt. Có hai đặc điểm chính của mạch nguồn cung cấp.
Đặc điểm thứ nhất, công tắc cung cấp nguồn nằm trên mạch thứ cấp. Khi tắt công tắc, mạch ngắt mở sẽ hoạt động giảm xuống và điện áp cung cấp + 35 V ở đầu ra sẽ mất. Mặc dù đã tắt công tắc trên mạch thứ cấp, nhưng vẫn có điện áp lưới xoay chiều cung cấp cho mạch sơ cấp của nguồn máy in. Chính vì vậy cần phải hết sức chú ý trước khi tiến hành bất kỳ công việc bảo dưỡng hoặc sửa chữa nào đối với máy in, đều phải rút dây nguồn cung cấp nối với nguồn điện lưới ra khỏi nguồn máy in.
Đặc điểm thứ hai, bất kỳ mạch nguồn của máy in kim nào cũng đều được thiết kế một mạch bảo vệ, dùng để bảo vệ nguồn khi có các sự cố xảy ra như chập tải, quá áp, quá dòng...Thông thường dòng + 5 V có một mạch bảo vệ quá dòng và một mạch bảo vệ quá áp. Mạch bảo vệ quá dòng và quá áp là một phần của mạch cung cấp nguồn + 5 V. Nó sẽ ngắt dòng + 5 V nếu dòng hiện hành quá lớn. Mạch bảo vệ quá áp + 5 V sẽ ngắt nguồn cung cấp nếu điện áp vượt quá + 7 V. Nó sẽ làm ngừng toàn bộ hoạt động của mạch ngắt mở, đồng thời cũng ngừng cung cấp dòng + 35 V ở đầu ra. Dòng + 35 V có một mạch bảo vệ quá áp và một mạch bảo vệ điện áp rơi. Mạch bảo vệ quá áp + 35 V sẽ ngắt nguồn cung cấp nếu điện áp vượt quá + 36 V. Nó sẽ dừng hoạt động của mạch ngắt mở, đồng thời cũng ngừng dòng + 35 V ở đầu ra. Mạch bảo vệ điện áp rơi bảo vệ máy in khỏi hư hỏng do sự ngắn mạch trên dòng + 35 V ở đầu ra của mạch thứ cấp. Nếu có một điện áp rơi được nhận diện, nó sẽ ngừng hoạt động của mạch ngắt mở, đồng thời ngừng cung cấp dòng + 35 V ở đầu ra.
4.2.6. Mạch điều khiển
Mạch điều khiển của máy in kim thường bao gồm hai bảng mạch: một bảng mạch điều khiển chính, tương tự như bo mạch chính và một bảng mạch thứ hai là bảng điều khiển bảng điều khiển này được gắn ở mặt ngoài của máy in (thông thường nó nằm ở phía trước của máy in). Phần này sẽ miêu tả những bảng mạch này làm việc như thế nào:
Các máy in kim khác nhau thiết kế các mạch điều khiển có các tính năng khác nhau nhưng đều dựa trên một nguyên tắc cơ bản. Bên trong mạch điều khiển chứa đựng một vi xử lý có nhiệm vụ điều khiển chung mọi hoạt động của máy in, thông thường các máy in đều sử dụng vi xử lý loại TMP9XXXXX, ví dụ như trong máy in LQ 570, LQ1070, LQ 1170 sử dụng vi xử lý loại TMP90C041X chạy ở tần số 10 MHz. Nó có nhiệm vụ giám sát và điều khiển tất cả các thành phần của máy in. IC điều khiển loại E05A50 chứa đựng các chức năng nhớ khác nhau để điều khiển nhiệm vụ của các IC nhớ và các mạch
Cấu tạo, nguyên lý hoạt động máy in
RESET EO5A50 (4D) PON POUT THLD 112
I/O (vào ra). Ngoài ra trên mạch này còn có một IC điều khiển mô tơ kết hợp với vi xử lý để hợp lý hóa và đơn giản hóa các nhiệm vụ của máy in. Đồng thời nó cũng nắm giữ tất cả các mạch điều khiển để điều khiển cơ cấu máy in chỉ trên một chip. Hình 4.8 mô tả sơ đồ khối mạch điều khiển
Hình 4.8. Sơ đồ khối mạch điều khiển
Cấu tạo, nguyên lý hoạt động máy in
RESET EO5A50 (4D) PON POUT THLD DISC CRHOUT CRHOME PE2OUT PE2 PE1OUT PE1 GAPOUT GAP LEVOUT LEVER AVPP VPP E05A50 Bảng điều khiển Parael I/F Tuỳ chọn I/F GA E05A50 (4D) ROM 512 K (5E) ROM 512 K (5E) ROM 512 K (5E) ROM 512 K (5E) Vi xử lý ROM 512 K (5E) IC điều khiển Vref Circuit
Đầu in kéo giấyMô tơ Mô tơ chuyển
động đầu in Cảm biến đầu in
Cảm biến nhận giấy ra
Cảm biến nhận giấy vào