喷墨打印机的机械系统是打印机中的重要系统，它要负责打印头、字车机构、输纸机构等部分的工作运转。机械系统出现故障会导致打印机无法打印，或打印不正常，因此掌握喷墨打印机机械系统的结构原理与维修方法，对维修喷墨打印机的故障非常重要。
一、喷墨打印机机械部分结构
喷墨打印机机械系统的作用主要是提供打印墨汁及喷墨、控制字车用于实现打印位置定位、输送纸张完成全页的打印、通过传感器检查打印机各部件的工作状况及在打印质量不佳时清洗打印头提高打印质量等。如图1所示为喷墨打印机的机械系统。
二、喷墨打印机结构原理
2.1 喷墨打印机机械部分结构
打印机的机械部分主要包括打印头、墨水盒机构、进纸机构、装纸机构、墨水系统（吸墨机构、封盖机构、墨水盒锁定机构）等，如图2所示。
喷墨打印机一般配备有两个交流电机：一个用于ASF、进纸/吸墨机构，另一个用于CR机构。ASF装置采用的是后进前出系统。此ASF装置也是新式设计，并使用LD辊将纸张装入打印机机构中。
2.2 喷墨打印头机构
1．打印头的结构
打印头在打印中起主要作用，它的基本工作原理是使用PZT（压电电子元件）的按需喷墨方式。为保证墨水均匀喷出，打印头有其自己的头ID（这种打印头有13位头ID），可用来调整PZT电压驱动特性。打印头把打印头ID存储到EEPROM中，并生成相应的PZT驱动电压以防止墨水量随打印头的改变而改变。
打印头的基本组件如下（如图3所示）。
（1）压电电子元件
不同的电压可以改变 PTZ体积，使之膨胀或收缩。主板上的激励线圈驱动PZT，使PZT推动其顶部的存墨腔，从而使得墨水从喷嘴板上的各个喷嘴中流出。
（2）存墨腔
墨水通过过滤器从墨水盒中被吸出后，暂时存储在称为存墨腔的容器中以待PZT驱动流出。
（3）喷嘴板
在打印头表面上带有喷嘴孔的板称为喷嘴板。
（4） CSIC芯片电极
CSIC芯片和主设备之间通过墨水盒上的电极来交换信息。
（5）过滤器
墨水盒安装后，如果打印头吸入了墨水盒针脚周围的任何污垢或尘土，则极可能导致喷嘴阻塞并影响墨水正常流动，最终将导致打印头校准失败并不能出墨。为防止出现这种问题，因而在墨水盒针脚下方装有一个过滤器，用来过滤墨水。
2．打印头工作原理
喷墨打印机在打印过程中要求喷墨打印头按需要从喷嘴中喷射出适当的墨量。打印头可分为普通状态和喷墨状态。
（1）普通状态
当计算机未发出打印信号，或PZT没有获得驱动电压，则PZT形状不会发生任何改变，PZT便不会挤压存墨腔，存墨腔中墨水的压力则依旧正常，如图4所示。
（2）喷墨状态
当C424 MAIN-B板输出打印信号时，打印头装置上的集成电路（喷嘴选择器）每次锁存一个字节的数据。从主板输送的普通电压驱动PZT发生形变，而PZT根据喷嘴选择器锁存的数据相应地对存墨腔进行挤压。这样，存墨腔中的墨水便从喷嘴中喷出，如图5所示。
2.3字车机构
1．字车机构的结构
喷墨打印机字车机构主要由打印头托架、字车导轨、字车支撑导轨、传动履带、步进电机、字车初始位置传感器组成。在执行打印操作时，步进电机运转，带动传动履带转动，打印头托架装载着打印头便在传动履带的作用下沿导轨横向往复运动，从而完成横向打印工作。如图6所示为喷墨打印机的字车机构。
（1）打印头托架
在喷墨打印机的字车机构中，打印头托架的作用是用来装载打印头及墨盒，使打印头和墨盒在传动履带的带动下横向运动，并根据控制电路的信号喷出墨水。
（2）传动履带
传动履带的主要作用是带动打印头托架横向运动，传动履带是在步进电动机的带动下转动的。
（3）步进电机
步进电机的作用是驱动字车机构的传动履带，控制字车启动或停止以及改变运动方式，喷墨打印机的步进电动机通常采用一个四相混合型步进电机，驱动电压一般在35V左右，驱动频率一般在960~5400转/s。如图7所示为步进电机。
（4）字车初始位置传感器
字车初始位置传感器主要用来检测字车是否在初始位置。字车初始位置传感器由光敏遮断器传感器（也有簧片开关传感器）、机械杆和相应的电路组成。目前多数打印机的字车初始位置传感器一般都使用光敏遮断器传感器。如图8所示为字车初始位置传感器。
（5）字车导轨
字车导轨主要是给字车提供支撑，使字车可以沿着导轨横向移动。字车导轨上通常还安装有带动传动履带转动的齿轮、字车电机及字车传感器等。
（6）字车支撑导轨
字车支撑导轨的作用是支撑字车，使字车与打印纸保持一定的间距，同时与字车导轨配合使字车可以自如地沿着导轨横向运动。
2．字车机构工作原理
喷墨打印机的字车机构主要用来控制字车（即喷墨盒）沿导轨左右运动，如图9所示。在执行打印操作时，主板控制电路通过字车驱动电路首先向字车电机发送字车初始化信号。此信号驱动字车电机运转，带动齿带轮转动，齿带轮又带动传动履带转动，同时将字车移动到初始位置，接着，如果字车初始位置传感器检测到字车，并向控制电路发送字车在初始位置的信号，主板控制电路接到信号后，开始向字车机构发送打印信号。此信号驱动字车移动到要打印的位置开始打印。当打印完一行后，控制电路又向字车机构发送换行信号，驱动字车换行，然后打印下一行。依次往下，直到打印完成。最后，控制电路向字车机构发送换行信号，驱动字车回到初始位置待机。
2.4 输纸机构
1．进纸机构
进纸机构由走纸（PF）电机、PF辊（走纸辊）、出纸辊、星形轮辊等组成。进纸机构从ASF（装纸机构）装入纸张，经过PF辊、出纸辊和星形轮辊完成进纸过程。进纸机构的驱动力由PF电机产生，而后被传递到PF辊和进纸辊，如图10所示。图中显示了怎样将PF电机所产生的驱动力传递到PF辊和出纸辊。
PF电机有以下三种作用：为进纸机构、自动装纸机构和吸墨机构提供动力。打印机在打印时不能进行清洁。如果试图在打印时执行清洁操作，则打印机首先排出当前页，然后开始清洁。
从ASF（自动进纸器）装入的纸张通过下列辊依次向前输送：
进纸辊和导纸辊（装在框架顶部）。出纸辊和星形轮辊（装在出纸框架上）。
此外，PE传感器可检测到纸张的上下边缘。如果PE传感器在执行装纸过程中检测不到纸张，打印机便认为出现了缺纸错误。如果在纸张完全排出后PE传感器仍检测到了纸张，打印机便认为出现了卡纸错误。
同样，如果在纸张完全排出后PE传感器检测到了更长的纸张，打印机便认为出现了多页共进错误。
2．装纸机构（ASF装置）
装纸机构位于打印机后面。装纸机构装入ASF装置中的纸张并将纸张拉到PF辊。
如果装入了150张标准普通纸，用户通常可从ASF的厚度标记来查看是否装入了150张纸。但是，假设有些用户强行加入了多于150张的纸张，此时，ASF导纸器就会起到数量锁定作用，使装入纸张的数量不能超过150张，从而避免了打印机在进纸时可能出现的问题。结果是这种锁定形式迫使用户不得不拿走多余的纸张。
ASF支撑导纸器的另一个作用是，在进纸过程中回纸杆迅速跳回时，将ASF支撑导纸器带回原位，从而可以避免一次同时进入多张纸，因而提高了进纸的可靠性。
ASF装置是专用于本产品的新型设计，它由LD辊、回纸板、ASF机架、纸架等组成。此ASF装置的主要特点是，在其内部未使用HP传感器而只使用了一个LD辊。
PF电机将驱动力传递至ASF装置端。但是，变速杆和离合器机构可以控制PF电机对LD辊的驱动开关并能改变电机的转动方向。
3．纸张检测传感器
纸张检测传感器确定是否有打印纸正确放在进纸器托盘上，使进纸器能够正确地进纸。打印机的纸张检测传感器一般有三种：由簧片开关构成的纸张检测传感器、由光敏遮断器构成的纸张检测传感器和装有反射式光敏传感器构成的纸张检测传感器。其中装有反射式光敏传感器构成的纸张检测传感器是目前打印机使用最多的一种传感器。
这种传感器的特点是：当打印机有纸时，传感器中的发光二极管发出的光束经由打印纸反射到光敏三极管上，光敏三极管由此而导通并输出低电平信号PE给CPU的某输入端口；当打印机无纸时，光敏三极管因接收不到二极管发出的光束而截止，输出高电平信号，CPU接收到这个高电平信号后，根据打印机控制程序的要求停止或终止打印机的当前打印，并发出缺纸的指示灯信号。
如果纸张检测传感器在执行装纸过程中检测不到纸张，打印机便认为出现了缺纸错误。如果在纸张完全排出后纸张检测传感器仍检测到了纸张，打印机便认为出现了卡纸错误。
同样，如果在纸张完全排出后纸张检测传感器检测到了更长的纸张，打印机便认为出现了多页共进错误。
4．输纸步进电机
喷墨打印机的输纸系统一般采用一台四相输纸步进电机，步进电机每转动一个角度，通过打印辊可进纸或退纸一格。输纸步进电机的工作主要是在脱机状态下对应操作面板上进纸键，做正向或反向输纸；与电源键配合进行自检；在打印完一行后，在换行命令的控制下将打印纸移动一行的距离。除完成上述功能外，还用于驱动抽墨机构。
5．导纸板
导纸板的作用是放置打印纸，并在打印进纸时抬起，使打印纸紧贴导纸滚轮准备进纸，如图11所示为导纸板。
6．导纸滚轮
导纸滚轮也叫搓纸轮，它的作用是在输纸电机及减速齿轮组的带动下转动并带动打印纸进入打印机内部，并在打印完一行后带动打印纸向前移动一个单位，继续打印。如图12所示为打印机的导纸滚轮。
7．减速齿轮组
输纸电机的转子的转速非常快，不适合输纸。实际使用中，通常在输纸电机的转子上连接一组大小不同的齿轮，通过齿轮转动降低输纸机构各个部件的速度，以实现正常打印。如图13所示为减速齿轮组。
8．塑料压纸片
塑料压纸片的作用是在导纸滚轮将打印纸带到打印机内部后，压住打印纸，使打印纸平整无褶皱，只在打印头下方稍稍露出一点准备受墨。
9．导向轴
导向轴的作用是在导纸滚轮的带动下，使不断前进的打印纸最后通过导向轴和棘轮之间的缝隙，从面板的出纸口伸出。如图14所示为喷墨打印机的导向轴。
10．输纸机构的工作原理
喷墨打印机的输纸机构是通过齿轮组实现打印纸张传输的。由进纸电机的组合齿轮和切换齿轮组分别带动出纸辊齿轮和输纸辊齿轮工作，再由输纸辊齿轮将动力传递给泵组件以及切换齿轮组件和搓纸辊齿轮，使打印纸张能通过搓纸辊进入打印纸路，经过喷墨头打印后送出打印机。
2.5 墨水系统
墨水系统机构由墨水盒机构、吸墨装置（包括CR锁定杆）和封盖机构组成。墨水系统机构驱动吸墨装置将封盖压至打印头，从而使墨水从墨水盒、打印头存墨腔和封盖中喷到废墨水垫上。
1．墨水盒机构
墨水盒机构由墨水盒电机（CR电机）、墨水盒装置（包括打印头）、CR定时带、CR导轴、CR导向框等组成。与先前的机型相比，此机型没有HP传感器，因此，当墨水盒装置因步调不一致而滑到了右侧时，打印机便检测墨水盒的初始位置。墨水盒机构通过墨水盒电机驱动墨水盒前后移动。打印机上装有用以驱动CR机构的DC电机。
由CR电机产生的驱动通过CR定时带被传递到CR装置。当固件判断出墨水盒因步调不一致而位于右侧时，便检测CR的初始位置。如图15所示为墨水系统结构。
2．吸墨装置和清除器机构
吸墨装置是由PF电机驱动的。PF电机通过齿轮将驱动传递到进纸机构和吸墨装置。吸墨装置和清除器机构根据PF电机的转动方向动作。在来自送纸电机或者是泵墨专用电机的驱动力下，转动增压滑轮，附着在滑轮上的驱动辊开始挤压墨管。墨管被驱动辊挤压时，其体积发生变化，恰好在驱动辊后形成一个真空，使墨水进入墨管。同时，在驱动辊的前方产生的压力将墨水向前送。墨水是否被吸入取决于滑轮的转动方向，通过切换泵电机的转动方向，吸墨操作可以在彩色打印喷头泵附件和黑色打印喷头泵附件之间切换。如图16所示为泵组件的工作过程。
清洁器机构结合于泵组件内，该装置主要由打印头清洁器、离合器和泵管等几部分组成。
清洁器机构的工作原理是：如果泵驱动电机转动产生吸墨操作，泵组件中的泵齿轮通过一个离合器将打印头清洁器移动到字车组件的移动范围内。通过字车组件的左右移动，打印头清洁器可以清洁打印头和喷嘴表面。相反，当泵墨电机按相反方向转动时，打印头清洁器就脱离字车组件的移动范围。
当打开喷墨打印机的电源后，喷墨打印机的打印头在字车的带动下，移动到打印头清洗装置上执行自动清洗打印头程序，打印头清洗系统中的吸墨机构开始对打印头进行吸墨、清洗。清洗结束后，打印头的喷嘴被密封橡胶件密封住，以保证打印头喷嘴的清洁，并随时准备打印。如图17所示为PF电机到吸墨装置的驱动传输路径。
3．封盖机构
封盖机构将打印头用封盖器盖住，防止当打印机处于待机模式时或打印机关闭后，喷嘴处墨水因水分蒸发而赫度增大。封盖机构使用的是无阀封盖系统。在有些打印机中，吸墨装置的设计采用了空气阀装置，打印头只能在空气阀打开时吸墨，并且墨水仅喷在封盖内。打开幸气阀后，负压力减小的同时，仅封盖内的墨水喷出（并不是从墨水盒或打印头存墨腔中吸墨）。但采用无阀封盖系统后，这一步操作便可以在封盖外部完成。
CR移动到封盖组件的左侧，同时，吸墨装置在封盖内部吸墨。如图18所示为封盖机构。
当字车移动到初始位置、字车组件推动泵附件的滑动杆、泵附件将按图18所示箭头方向升起、打印头与泵附件紧紧贴合时，可以紧密连接打印头和泵附件。
目前，泵附件有两种类型：单泵类型（如图18所示）和双泵类型。如今，打印头的发展趋势是做得越来越大，因为大多数打印机型号都是弹头结构，所以最为常用的泵附件类型则是单泵类型。
泵附件的工作过程为：当泵组件与紧贴在打印头上的泵附件一起运行时，空气阀关闭，此时产生真空将墨水吸出，因此，此时空气阀处于关闭状态。吸墨后，在泵还紧紧固定在打印头上时，如果空气阀打开，只有泵内的剩余墨水被吸出，该操作称为开放吸墨。在没有配备空气阀的机型中，如果执行开放吸墨，字车组件将会移动到泵附件的左边，然后，泵组件就会在没有将泵附件紧贴在打印头的情况下吸出剩余墨水。
