Как устроена термоголовка принтера
попалось на руки 2 сдохших принтера POS T3(стукнули при переноске так,что корпус треснул,вернее у задней крышки еще и защелки сломались) все запчасти в принципе рабочие, только на весу .
вот подумал -- а мож можно что нить замутить ?
сначала захотел разобраться в принципе работы самой головки, как она греет только отдельные участки ? и самое главное как контролируется нагрев
по моему на самой головке стоит контроллер, потому что к ней уходит где то 8 проводов и 4 идут на шаговый двигатель
_________________
вместо спасибо лучше накиньте кармы,а что чакры запылились
JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет - любой!
Стробы нагрева <1мс, если дольше - может сгореть. Секций может быть и одна и 6. Сопротивление нагревающей точки около 100 Ом, но бывает и более, для принтеров с сетевым питанием.Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет
Головка представляет собой матрицу резистивных элементов, число которых равно разрешению по горизонтали. Интерфейс типа SPI, т.е. фактически регистр с последовательным входом в котрый загоняется печатаемая строка 0- элемент не греем, 1 -греем (или наоборот) . Величина нагрева регулируется длительностью импульса подаваемый на ключ управления нагревом (иногда головка состоит из 2-х или более секций). Для того что бы была возможность осуществлять температурную коррекцию в головку встроен датчик температурыоО, а мож у вас и распиновка есть ? Оо ? хотя о чем я
_________________
вместо спасибо лучше накиньте кармы,а что чакры запылились
Приглашаем всех желающих 25/11/2021 г. принять участие в вебинаре, посвященном антеннам Molex. Готовые к использованию антенны Molex являются компактными, высокопроизводительными и доступны в различных форм-факторах для всех стандартных антенных протоколов и частот. На вебинаре будет проведен обзор готовых решений и перспектив развития продуктовой линейки. Разработчики смогут получить рекомендации по выбору антенны, работе с документацией и поддержкой, заказу образцов.
как правило на головке есть ее название. Как принтеры то на назывались?Приглашаем 30 ноября всех желающих посетить вебинар о литиевых источниках тока Fanso (EVE). Вы узнаете об особенностях использования литиевых источников питания и о том, как на них влияют режим работы и условия эксплуатации. Мы расскажем, какие параметры важно учитывать при выборе литиевого ХИТ, рассмотрим «подводные камни», с которыми можно столкнуться при неправильном выборе, разберем, как правильно проводить тесты, чтобы убедиться в надежности конечного решения. Вы сможете задать вопросы представителям производителя, которые будут участвовать в вебинаре
как правило на головке есть ее название. Как принтеры то на назывались?принтеры POS T3 -- китайские термопринтеры с управлением через голубой зуб
на головке может и было с задней стороны, но конструкция вроде как хило выглядит -- сломаю еще ненароком, когда отделять от рамы мотора буду
_________________
вместо спасибо лучше накиньте кармы,а что чакры запылились
Войти через uID
Принцип работы термопечатающей головки.
Термопечатающая головка (ТПГ) - помимо этого термина встречается и другие, например Термоголовка, Thermal head, Thermal printhead.
1. Немного теории.
Принцип термопечати.
Рассматриваться будет только прямая термопечать, то есть используется специальная термочувствительная бумага, которая изменяет свой цвет под действием тепла. Изображение на такой бумаге формируется нагревательными элементами термопечатающей головки, которые воздействует на бумагу в процессе движения.
Рис. Принцип термопечати.
Из рисунка не видно, что самый сложный элемент термопринтера - это термопечатающая головка. Но даже самая простая термопечатающая головка имеет более сотни нагревательных элементов, а значит это довольно сложной прибор.
Устройство термопечатающей головки.
Рассмотрим простую термопечатающую головку.
Рис. 1 Эквивалентная схема термопечатающей головки.
На рис. 1
Ucc – напряжение питания интегральных схем управления;
GND Ucc – общая шина интегральных схем;
GND UR – общая шина;
NC – свободные контакты;
UR – напряжение питания резисторов;
STB – разрешение печати;
LATCH – запись в регистр сохранения;
IN – вход данных;
CLK – запись в сдвиговый регистр;
OUT – выход данных;
Л.Э. – логический элемент.
Термопечатающая головка имеет внутренний регистр памяти и регистр сдвига. Регистр сдвига управляет термопечатающими элементами. При появлении разрешающего сигнала печати STB происходит подача напряжения на выбранные логические элементы и осуществляется прожиг на термобумаге.
Рис. 2 Временные диаграммы работы термопечатающей головки.
На рис. 2 видно регистр сдвига заполняется данными последовательно через IN (вход данных), запись бита данных идет по спаду сигнала CLK (запись в сдвиговый регистр). Как только эта операция повторится 128 раз, регистр сдвига заполнится данными, и сигналом LATH (запись в регистр сохранения), все 128 бит параллельно оправляются в регистр памяти. Для включения логических элементов, которые управляют нагревательными элементами, нужен сигнал STB (разрешения печати). Изменяя длительность сигнала STB, можно изменять температуру нагревательных элементов, то есть фактически яркость печати. К сигналу STB предъявляются очень жесткие требования, слишком большая длительность сигнала STB может привести к перегреву нагревательных элементов и последующей поломке всего устройства.
Сигнал OUT (выход данных), несмотря на то, что сигнал не участвует в работе термопечатающей головки, по этому сигналу можно косвенно судить об исправности всего устройства. Фактически, если сверять данные отправленные на вход (IN) и полученные на выходе(OUT) через один такт LATH, то можно судить об исправности термопечатающей головки.
Рис. 3 Осциллограмма снятая с реальной термопечатающей головки при печати строки.
Рис. 3 показывает, как происходит печать одной строки. Из рисунка видно, что на простеньком однолучевом и низкой полосой пропускания осциллографе, невозможно отличить сигнал IN от CLK, как впрочем сложно увидеть сигнал LATH. Из всех сигналов легко можно отследить только сигнал STB. Рис. 3 имеет только практическое значение, с его помощью можно определить сигналы на разъеме термопечатающей головки, для которой нет официальной документации
Рассмотренная на рис. 1 термопечатающая головка обладает одним серьезным недостатком - самопроизвольное и неконтролируемое изменение яркости печати на термоленте при увеличении:
- Числа нагревательных элементов
- Скорости печати
- Плотности печати
- Времени печати более 2-3 мин
Для устранения этого недостатка в термопечатающую головку устанавливается датчик температуры, как правило обыкновенный терморезистор, для определения температуры радиатора охлаждения. В зависимости от показаний терморезистора изменяется длительность импульса STB. Для уменьшения нагрева без потери скорости печати, логические элементы управляющие нагревательными элементами, разделяют на несколько независимых групп.
Рис. 4 Эквивалентная схема термопечатающей головки фирмы "ROHM" KF2002-GF45B.
Vdd - напряжение питания интегральных схем управления;
L-GND - общая шина интегральных схем;
p-GND - общая шина;
NC - свободные контакты;
VH - напряжение питания резисторов;
STB1-STB6 - разрешение печати;
LAT - Cигнал перезаписи в вых. регистр
LAT - запись в регистр сохранения;
DI - вход данных;
CLK - запись в сдвиговый регистр (cигнал синхронизации);
DO - выход данных;
TM - терморезистор
Схема несколько отличается от рассмотренного ранее варианта ТПГ. Сигнал разрешения печати (STB) разделен на 6 различных сигналов, которые управляют группой нагревательных элементов по 64 точки. Наличие терморезистора позволяет получать стабильное качество печати вне зависимости от теплового состояния охлаждающего радиатора.
Рис. 5 Временные диаграммы работы термопечатающей головки фирмы "ROHM" KF2002-GF45B.
2. Практические схемы подключения термопечатающей головки.
Пример подключения термопечатающей головки для ККМ Феликс-РК.
В основе принципа управления печатающим устройством лежит загрузка в последовательном коде полной строки печатаемых точек в сдвиговый регистр термоголовки, запись печатаемой строки в выходной регистр термоголовки, выдача импульсов печати и перемещение бумаги на один шаг для печати следующей строки точек. Загрузка строки печати в термоголовку производится по шине "PDAT", "PCLK" тактирует сдвиг битов из шины "PDAT" в сдвиговый регистр ТПГ и сигнал "PLAT" задвигает содержимое сдвигового регистра в параллельный регистр ТПГ.
Рис. 6 Схема управления термопечатающей головки фискального регистратора Феликс РК. (прим.: на рисунке умышленно не отмечена цепь датчика температуры ТПГ, эту цепь рассмотрим отдельно).
Фактически данная схема включения является классической для большинства термопринтеров. Сигналы LATH, IN, CLK идут на термопечатающую головку непосредственно с процессора. На практике приходилось сталкиваться со случаями, когда сигнал LATH идет через буфер, но это скорее исключение, чем правило.
Сигнал разрешения печати STB.
Как уже ранее отмечалась к длительности этого сигнала предъявляются жесткие требования.
Схема ограничения длительности импульса печати “PSTB” термоголовки выполнена на одновибраторе DD6:A и элементе DD2:A. Запуск одновибратора осуществляется передним (положительным) фронтом сигнала "STB", а максимальная длительность его выходного сигнала определяется элементами R1, C3 и равна 6 – 14 мс. Длительность сигнала “PSTB” может автоматически программно изменяться сигналом "STB" с целью изменения яркости печати в зависимости от ручной установки режима печати.
Рис. 7 Схема ограничения длительности импульса печати PSTB термопечатающей головки.
Классическая схема ограничения длительности импульса сигнала STB на триггере имеет ряд преимуществ перед другими вариантами исполнения. Помимо ограничения длительности сигнала STB, добавляется блокировка этого сигнала по сигналу RES, что гарантирует отсутствие сигналов разрешения печати при включении выключении фискального регистратора.
Сигнал датчика температуры ТМ.
В зависимости от температуры ТПГ, формируется сигнал “ADC” на микросхеме DD1.
Рис. 8 Схема формирования сигнала датчика температуры термопечатающей головки.
Если с сигналами управления печати термопечатающей головки все просто, достаточно ограничить ширину строба STB, то с датчиком температуры все обстоит намного сложнее. Данные с датчика температуры является аналоговыми, поэтому требуется преобразование в цифру.
Почему хотелось бы обратить внимание на эту цепочку отдельно. Во первых, неисправность в этой цепи блокирует работу термопечатающей головки. Во вторых, неисправный датчик температуры, это единственная деталь, которую можно заменить на термопечатающей головке.
Рис. 9 Схема формирования сигнала температуры термопечатающей головки.
Из схемы (Рис. 8, рис. 9) видно, сигнал с датчика температуры может принимать два уровня, допустимая температура и недопустимая температура. Уровень допустимой температуры на термопечатающей головке задается делителем R33R34. В схему управления введен сигнал опроса PIC, который разрешает выдавать сигналу ADC формировать сигнал прерывания на процессор, если конечно все условия для прерывания соблюдены.
Схема включения и блокировки напряжения питания термопечатающей головки.
Схема включения и блокировки напряжения питания ТПГ выполнена на одновибраторе DD6:B. Разрешение работы одновибратора производится высоким уровнем напряжения линии
RES, запуск одновибратора осуществляется сигналом "ONV", а длительность его выходного сигнала "ONVH" определяется элементами R2, C4 и равна 50–300мс. Сигнал "ONVH" открывает транзисторный ключ на элементах VT1 – VT3, пропускающий напряжение "VH" (+24 В) на термоголовку и схему управления двигателем. После однократной отработки импульса "ONVH" одновибратор DD6:B блокирует напряжение питания до прихода следующего импульса запуска "ONV". Сигнал
RES блокирует напряжение "VH" при переходных процессах при включении и выключении питания машины.
Рис. 10 Схема включения и блокировки напряжения питания термопечатающей головки.
Данный вариант защиты термопечатающей головки применяется нечасто, но является довольно эффективным, при незначительном усложнении схемотехники. Сигнал ONVC является информационным и служит для контроля наличия напряжения VH на термопечатающей головке.
3. Датчик температуры, практические схемы.
Использование широтной импульсной модуляции.
Рис. 11 Схема формирования сигнала температуры термопечатающей головки, широтно импульсная модуляция.
Вторая секция одновибратора D11:B задействована в схеме измерения температуры ТПГ. При изменении температуры терморезистора, встроенного в ТПГ, изменяются параметры элементов, задающих время обвязки одновибратора, и, как следствие, изменяется длительность формируемого строба «TEMP». Микроконтроллер отслеживает длительность строба и корректирует время включения стробов STB_PRT1 и STB_PRT2.
Использование АЦП ADC0804LCN.
Рис. 12 Цепь датчика температуры термопечатающей головки при использовании АЦП.
Сигнал с 6 pin JP6 (Рис. 12) поступает на АЦП U6 (ADC0804LCN) в аналоговом виде, напряжение от 0 до 5в (замер для новой ТПГ: 3,3-3,4в), далее преобразовывается в восьмибитовое представление и на шину данных передается через регистр защелку с тремя состояниями на выходе U2 (74HC373), которые в свою очередь забираются по прерыванию INTR идущему с 5 pin АЦП U6 (ADC0804LCN) на 9 pin процессора U1 (SM5964).
4. Сигнал STB, практические схемы.
Разделением STB на два сигнала.
Для уменьшение нагрева термопечатающей головки используется схема с раздельным управлением сигнала STB на два раздельных сигнала. Таким образом, добиваются допустимого температурного режима термопечатающей головки, без уменьшения скорости печати, и отсутствием необходимости обработки датчика температуры.
Такой вариант используется в схеме управления термопечатающей головки для весов DIGI SM300. Сигнал STB разделен на STB1 и STB2 с раздельными цепями ограничения длительности сигнала на железном уровне для каждого сигнала в отдельности.
Рис. 13 Схема подключения термопечатающей головки для весов DIGI SM300.
Цепь ограничения сигнала STB1 формируется на двух логических элементах - 2ИЛИ (U7 HC32) и триггере Шмитта (U3 HC14). Логический элемент 2ИЛИ (U7 74HC32) в данном случае используется в режиме отрицательной логики 2И, так как активный уровень сигнала STB (для конкретной схемы исполнения) – отрицательный. Элемент триггер Шмитта (U3 HC14) вкупе с R80C35 цепью интегрирующего типа (t=RC) служит для ограничения длительности импульса STB. Диод D23 - довольно высокочастотный диод, элементы R80C35 критичны к номиналу.
Активный сигнал (низкий уровень) поступает на 9pin (U7 HC32) и одновременно он поступает на инвертор-триггер Шмитта (U3 HC14) и с небольшой задержкой, задержка формируется элементами R80C35, поступает на 10pin (U7 HC32), тем самым закрывая выход элемента 2ИЛИ (U7 HC32). На случай отказа процессора U1, сигнал STB_in и STB_out подтянуты к высокому уровню (R78, R79 соответственно)
Рис. 14 Схема ограничения импульса STB для термопечатающей головки весов DIGI SM300.
Вторая цепь сигнала STB, для другой половины ТПГ ограничивается по такому же принципу.
5. Дополнительные материалы.
ALPS разработал высокоэффективную термоголовку с малой потребляемой мощностью.
На основе своих достижений в области создания новых материалов ALPS разработал новую головку с удлиненными электродами. Особенностью данной головки является значительное уменьшение рассеиваемого тепла при меньшей потребляемой мощности.
Прецизионный механизм подачи ленты на основе косозубых шестерен позволяет значительно уменьшить размеры принтера при высоком качестве печати.
Снижение качества печати за счет неравномерной подачи бумаги можно избежать, одновременно уменьшив размеры и механизма подачи. С этой целью ALPS разработал новый тип шестерен, воспользовавшись своими достижениями в области прецизионной механики. Новый тип шестерен назван косозубым (стандарт JGMA), а механизм, использующий шестеренки данного типа, позволяет получить высокое качество печати.
Современные термопринтеры используют несколько технологических особенностей, которые описаны ниже.
Термопринтеры с непосредственной печатью
Изменение цвета бумаги осуществляется за счет ее нагрева термоголовкой.
Термографический принтер сублимационного типа
За счет термоголовки краска испаряется и диффузирует в бумагу.
Особенности
Регулировка температуры нагревательного элемента позволяет менять насыщенность печатаемых точек.
Градации насыщенности
Так как печатаемые точки очень маленькие, то качество печати значительно выше. При желании можно добиться качества фотографии.
Термографический принтер на принципе плавления краски
Нагревательный элемент испаряет чернила, которые переходят на бумагу.
Особенности
Четкая печать даже на обычной бумаге.
Так как используется пигментная краска, то отпечаток стоек к влаге и свету.
Регулировка температуры нагревательных элементов позволяет менять размер точек.
Технология изменяемой точки
Возможные варианты
Процесс печати очень экономичный (потребление составляет от 1/3 до 1/4 сублимационного метода).
Термоголовки, как основной элемент термопринтера, постоянно совершенствуются, что позволяет увеличить эффективность всех систем термопечати при уменьшении потребляемой мощности и увеличении скорости печати.
Вы знаете, какой тип печатающей головки установлен в вашем принтере? Наверняка нет, а между тем, именно от этого будет зависеть множество характеристик принтера. Говоря о достоинствах и недостатках каждой модели, прежде всего, требуется разобраться в двух основных типах печатающих головок.
Плоские термоголовки FLAT HEAD
Этот тип термоголовок можно с уверенностью назвать традиционным. Нагревательный элемент в такой головке установлен на расстоянии 5-15 мм от края. Благодаря подобной конструкции красящая лента и этикетка после прохождения под нагревательным элементом еще некоторое время находятся в непосредственном контакте. За это время, пусть и не слишком большое, но вполне достаточное, происходит остывание и закрепление краски на поверхности этикетки, после чего красящая лента и этикетка разделяются. Напряжение, подаваемое на нагревательный элемент, будет при этом небольшим, но сравнительно длительным по времени, достаточным для расплавления красящего слоя.
Головки такого типа применяются в принтерах Zebra, Sato, Intermec, Datamax.
Угловые термоголовки NEAR EDGE
Конструкция этого типа предусматривает установку нагревательного элемента у самого края термоголовки, благодаря чему красящая лента и этикетка разделяются сразу же после прохождения под нагревательным элементом. При этом головка ориентирована к этикетке под углом 45 градусов, а подаваемое напряжение будет более высоким, но коротким по длительности. Такая техническая особенность потребовала разработки новых материалов способных выдерживать короткие, но сильные тепловые импульсы.
Этот тип термоголовок используют Markem, Video Jet, Bell Mark, Toshiba.
Выбор термоголовок FLAT HEAD и NEAR EDGE
Каждый из производителей утверждает, что именно его принтер обладает наилучшими характеристиками. Как же разобраться в этом сложном вопросе, и какой принтер в итоге выбрать?
Во-первых, угловые термоголовки NEAR EDGE дороже плоских. При схожих характеристиках разница может составлять 100$.
Во-вторых, расходные материалы для угловых термоголовок будут выше по стоимости.
В-третьих , для достижения более высокой скорости печати угловые термоголовки имеют более тонкое покрытие печатных элементов. Это приводит к сокращению срока их службы.
Стоит ли вам покупать принтер с угловой печатной головкой? Это зависит от задач, которые вы хотите решить. Если ваши объемы печати небольшие, скорость невысокая и вы не печатаете на специфических материалах вроде пластика, то вас вполне устроит принтер с плоской печатной головкой FLAT HEAD. Если же вам необходимо выполнить скоростную печать на сложных материалах, например, таких как полипропиленовые этикетки, то современные принтеры с угловой термоголовкой отлично справятся с этой задачей.
Некоторые пользователи применяют расходные материалы для принтеров с плоской головкой в принтерах с угловой головкой и наоборот. Для достижения наилучшего качества печати мы не рекомендуем это делать. Все расходные материалы следует устанавливать только в принтеры, для которых они изначально предназначены.
После ремонта сломанные детали, как правило, выкидываются в мусорку. Но есть категория деталей, которые не только не выкидываются, но и иногда получают вторую жизнь, хотя сами по себе восстановлению не подлежат. К такой категории относятся термопечатающие головки (ТПГ).
Какую пользу можно получить от использования неисправной ТПГ (под неисправной ТПГ мы будем иметь ввиду такую ТПГ у которой не работает часть нагревательных элементов).
- Диагностика. Неисправную ТПГ можно использовать для проверки работоспособности, не боясь возможного перегрева или выхода из строя из за неисправных цепей управления.
- Заказ ТПГ. Очень часто при заказе ТПГ поставщик задает вопросы, на которые очень трудно ответить, и только наличие образца может спасти от неверного заказа.
- Изучение. Неисправную ТПГ можно безжалостно изучать. На практике приходилось выполнять ремонты только благодаря наработанным навыкам безжалостного изучения. Ярким примером может служить ТПГ FPrint которую как выяснилось можно и ремонтировать, и переклеивать с более дешевых аналогов.
Но данный материал не об этом, мы поговорим о дефектах ТПГ.
Механическое повреждение острым предметом.
Тут все очень просто если видим царапины толщиной более 1 мм, в их происхождении нет сомнений – это сделано руками, а точнее острым предметом взятым в руки.
Рис. Пример «самопроизвольного» выхода из строя ТПГ. Любой оператор вам скажет – она сама сломалась
Механический износ.
Тут все просто, при знании куда смотреть, износ виден невооруженным взглядом. На дешевых ТПГ признаками сильного износа являются усы, а на дорогих отсутствие нагревательных элементов, в обоих случаях это можно наблюдать невооруженным взглядом.
Усами называют износ ТПГ в нерабочей части. По длине усов можно косвенно судить о пробеге ТПГ. Усы дошедшие до края ТПГ говорят о ее полной неработоспособности.
Рис. Усы на недорогой ТПГ - срок службы 6 месяцев, примерный пробег 25-30 метров в день. Печать блеклая, буквы еле читаются даже на максимальной яркости.
На дорогой ТПГ усы имеют несколько более выраженный эффект. Но даже если усы дошли до края ТПГ, это абсолютно ничего не значит, как правило, на таких ТПГ замеряется сопротивление нагревательных элементов и по этому сопротивлению прибор сам определяет исправность печатающего элемента.
Рис. Усы на качественной ТПГ, пробег 156 км. Износ до самой подложки, печать читаемая на любой яркости.
Рис. Усы на качественной ТПГ, пробег 156 км. Место на рабочей части ТПГ где заканчиваются усы, виден существенный износ рабочей части, но остальные нагревательные элементы работоспособны и не имеют износа.
Кроме визуального способа, существует и другой способ проверки, измерение сопротивления нагревательного элемента. К сожалению, этот способ неприменим где силовые ключи залиты компаундом. Отклонение сопротивления нагревательного элемента от паспортных значений или на 15% от среднего значения – является признаком неисправного нагревательного элемента.
Микровзрыв на поверхности ТПГ.
Довольно сложная поломка ТПГ для диагностики, так как требуется лупа не менее 10х кратного увеличения. Микровзрывы бывают двух типов
от попадания посторонних предметов способствующих этому событию, например крупинка сахара или крупинка клеющей основы от этикетки
от попадания жидкости, например спирта. Слишком низкая температура поверхности при испарении спирта при печати провоцирует микровзрыв на поверхности.
Рис. Пример микровзрыва от попадания крупинок способствующих микровзрыву. Выглядит в виде поперечной микротрещины длиной 3-5 мм, видной только под увеличением.
Отличительной особенностью таких трещин является большой шаг между ними и длину до 7 мм. А вот трещины от попадания жидкости имеют мелкий шаг в 2-3 мм и такую же маленькую длину.
Перегрев
Перегрев нагревательных элементов связан с неисправностью цепей управления. Выглядит как элементы имеющие другую структуру, более неровную и цветом более темные.
Читайте также: