Thermo-Druckelement FUJITSU FTP-621MCL202

[blink-182]

Hallo,

ich habe mir das Thermo-Druckelement FUJITSU FTP-621MCL202 von Pollin bestellt. In diesem Druckelement ist neben mechanischen Bauteilen auch der "Druckkopf", eine Anreihung von winzigen Heizköpfen, entalten. Ich möchte diesen Druckkopf ansprechen, sodass ich die einzelnen Heizköpfe ein und ausschalten kann. Leider weiß ich jedoch nicht, wie ich dies erreichen kann.

Zunächst mal ein PDF und die Bestelladresse:
http://www.pollin.de/shop/downloads/D721109D.PDF
www.pollin.de
Pollin: Best.Nr. 721 109

Das Thermoelemt hat 15 Anschlusspins, von denen 3 für GND und 3 Für + verwendet werden. Ich vermute, dass die restlichen Pins dazu dienen, um Daten seriell zu übertragen. Eventuell ist im Thermoelement ein Schieberegister o.ä. integriert? Es führen 7 Datenleitungen zu einem mit schwarzem Schutzmaterial überzogenem Chip.

Gibt es einen einheitlichen Standard, der beschreibt, wie ein solches Thermoelement angesprochen wird? Wie kann ich herausfinden, in welcher Form ich die Daten übertragen muss? Danke für eure Hilfe!

Hier noch einige Bilder und Belegungsinformationen:

[blink-182]

Hi,
ich habe gerade herausgefunden, dass für diesen Druckkopf normalerweise ein Interface benötigt wird: FTP-621DCL003

Hier findet man ein Datenblatt zu diesem Interface:
http://www.fcai.fujitsu.com/pdf/FTP621DCL003_013.pdf

interessant ist vor allem Seite 5: 3. Connector for thermal head drive (CN12, CN13)

Achtung! Die Nummerierung stimmt nicht mit meiner Numerierung überein!

No. Signal I/O Contents No. Signal I/O Contents
1 TMP I Temperature detection
2 VREF O Temperature detection
3 ENB0 O Printing enable 0
4 ENB1 O Printing enable 1
5 ENB2 O Printing enable 2
6 ENB3 O Printing enable 3
7 HCLK O Power for head (+24V)
8 LAT O Printing data latch
9 HD O Printing data output

Leider verstehe ich immer noch nicht, wie ich Daten zu dem Druckkopf senden könnte. Ich vermute, dass ich die Daten über das Signal 9 - HD übertragen muss. Sobald ich die Daten übertragen habe wird wahrscheinlich Signal 8 - Printing Data Latch aktiviert?

Vlt kann jemand mehr Informationen aus dem Datenblatt herauslesen, als ich? Danke für eure Hilfe!

[Nosnibor]

Eine Information kann ich ergänzen: HCLK ist ganz bestimmt nicht +24V; das halte ich für einen Druckfehler. Ich bin nämlich zuerst an das Datenblatt zum FTP-621DCL002 geraten; dort wird HCLK als "Data transmission clock" bezeichnet, was irgendwie vernünftiger klingt. :)

Der Rest sind Vermutungen… wir haben es wahrscheinlich mit einem Schieberegister zu tun. HCLK ist der Takt, HD der serielle Dateneingang. Wenn das Register vollgeschoben ist (432 Bits), kann man mit LAT die Daten in ein Ausgangsregister übernehmen, wo sie dann stehenbleiben, während man gewissermaßen im Hintergrund das Schieberegister neu füllen kann.
Mit ENBx schaltet man wahrscheinlich die Treiber für den Heizstrom ein, was nur für kurze Zeit (Millisekundenbruchteile) geschehen sollte, solange nicht ein zügig bewegter Papierstreifen die Wärme abführt. Warum es mehrere ENBs sind, ist mir erstmal ein Rätsel; möglicherweise werden die Pixel gruppenweise geschaltet, um Stromspitzen zu vermeiden oder so.

Auszuprobieren bleibt, welches die aktive Flanke von HCLK und LAT ist. Ach ja, und außerdem die Anschlußbelegung, denn daß die Nummern im Interface-Datenblatt nicht viel mit der Stiftleiste am Druckkopf zu tun haben, dürfte klar sein: der Thermistor liegt im Foto an Pin 4 und 5, im Interface-Datenblatt an 1 und 2.

Zum Ausprobieren würde ich nicht gleich 24V anschließen: einerseits, weil ich gerade kein 24V-Netzteil habe :), andererseits, weil die Ansteuerschaltung mit weniger Spannung (12V? 15V?) wahrscheinlich genausogut arbeitet und das Risiko, ein Heizelement durchzubrennen, dann geringer ist. Daß überhaupt Heizpixel eingeschaltet wurden, kann man vielleicht am Stromverbrauch nachweisen.

[blink-182]

Hallo,
Danke für deine Antwort! Ich muss schon sagen, dass ich ziemlich beeindruckt bin! Nicht nur, dass du alles super erklärt hast, sondern man merkt, dass du dich damit richtig beschäftigt hast :)

HCLK: Ich denke auch, dass es der "Data transmission clock" ... CLK würde sonst keinen Sinn machen.

ENB0-3: Die Pixel werden wahrscheinlich gruppenweise geschalten... man sieht auf dem Foto 3 "Blöcke" -> ENB0-2 , ENB3 ist eventuell für Drucker mit einem breiteren Heizelement.

Schieberegister: Eventuell ist für jeden der 3 "Blöcke" ein Schieberegister mit 144 Bit vorhanden?

Anschlüsse ausprobieren: Man sieht auf dem Foto, dass auf der linken Seite 4 dünne Leitungen und auf der rechten Seite 3 dünne Leitungen vorhanden sind.
links: ENB0-3 (wofür ENB3, wenn nicht vorhanden?)
rechts: HCLK,LAT,HD

Sollte man zunächst von der obigen Annahme beim Ausprobieren ausgehen oder mach ich mir das zu einfach?

Gibt es vlt einen messbaren Unterschied zwischen den ENB-Leitungen und der Clock oder Datenleitung?

Wie heiß werden die einzelnen "Thermozellen" im Normalbetrieb? Ich habe leider keine Informationen darüber gefunden... :-k

THX

[Nosnibor]

Huch, da fühle ich mich aber geschmeichelt! Daß ich mich mit der Frage beschäftigt habe findet seine einfache Erklärung darin, daß ich auch so ein Teil erworben habe und zum Leben erwecken will. :)

Es sind jedenfalls drei Chips unter dem schwarzen Kleister, also tatsächlich 3x144bit Schieberegister hintereinander. Kann sein, daß jeder davon sein eigenes ENB bekommt, kann aber auch sein, daß die ENBs nicht für Pixelblöcke gelten sondern verschränkt, d.h. ENB0 für Pixel 0,4,8,12…, ENB1 für 1,5,9,13… Das war zumindest meine erste Vermutung, aber ein rationale Begründung dafür finde ich nicht. Höchstens den einen Hinweis, daß sonst ENB3 überflüssig wäre. Andererseits gibt es am Interface durchaus mal überflüssige ENBs (siehe z.B. FTP-621DCL002 (http://www.fujitsu.com/downloads/MICRO/fcai/printers/ftp-621dcl002_012.pdf), wo ENB3-ENB5 als "not used" markiert sind).

Mit der Vermutung zur Anschlußbelegung bin ich eher pessimistisch. Es schadet aber nichts, erstmal mit dieser Kombination anzufangen, solange man keine besseren Hinweise hat.

(etwas später) OK, Messen war genau genau die richtige Idee. Ich hätt's ja nicht erwartet (CMOS-Eingänge sind ja sooo hochohmig), aber es sind tatsächlich Unterschiede zu erkennen, wenn man den Widerstand gegen GND (Pins 10, 11 und 12) mißt. Digitalmultimeter, einmal im 20k und einmal im 20M-Bereich, damit man den Unterschied zwischen einem Ohmschen Widerstand und Halbleiterblendwerk sieht:

1 2 3 6 7 8 9
17k9 18k6 16k9 16k7 16k8 16k8 10k8
3M10 2M89 2M89 3M07 3M07 3M07 0M01
(Edit: Nanu, was ist denn hier mit [code] los? Wie soll man denn da Tabellen bauen?)
Pins 6, 7 und 8 sehen praktisch gleich aus, das werden also die ENBs sein. 3 ist relativ niederohmig, könnte also CLK oder LAT sein, weil die schließlich an allen Chips parallel hängen. Aber so richtig deutlich sind die Pins 1-3 nicht… Pin 9 fällt dadurch auf, daß es tatsächlich 10kOhm sind, ohne Nichtlinearität. Vielleicht sollten wir den zu +5V ("Power for logic") ernennen, von irgendwas will das Schieberegister schließlich auch leben. :)

Bezüglich der Betriebstemperatur würde ich irgendwas zwischen 100 und 200 °C schätzen, aber echte Information macht sich rar. Im Druckerdatenblatt steht nix, im Datenblatt zum empfohlenen Papier ("Recommended thermal sensitive paper: FTP-020P0020 (http://www.fujitsu.com/downloads/MICRO/fcai/printers/ftp-020_030_040_paper.pdf)"), auch nicht, außer "Heat resistance: +50°C, 24 hours", d.h. bei 50°C wird es noch nicht schwarz.
Dann fällt mir noch das Handbuch zu meinem alten Laserdrucker ein, wo u.a. davor gewarnt wird, Thermopapier bedrucken zu wollen, da die Fixiereinheit mit ihren 177°C das sowieso gründlich schwärzt. :)
Wer eine Lötstation mit digitale Temperaturanzeige hat, kann ja mal testen, wie weit man das runterdrehen kann, bis der Lötkolben das Thermopapier nicht mehr schwärzt.

Wahrscheinlich werden die Heizelemente im Betrieb deutlich heißer als das Papier, weil der Wärmeübergang nicht perfekt ist (keine Wärmeleitpaste oder so). Es wird schon seinen Grund haben, warum die "Platine" aus Keramik ist.
Ein wirkungsvoller Schutz gegen Überhitzung beim Experimentieren wären sicherlich ein paar Tropfen Wasser: das begrenzt die Temperatur auf 100°C und gibt optisch und akustisch Warnung, wenn die Grenze erreicht ist (Zischen und Brodeln). Destilliertes Wasser wäre jedenfalls besser, weil es keine Kalkflecke hinterläßt und nicht so gut leitet. Ich vermute, dem vordere Ende des Druckkopfes mit den Heizelementen macht Wasser nichts aus, aber sicher bin ich mir natürlich nicht, und man riskiert bei Wasser immer, das es sonswohin läuft.

[womb@t]

Nicht schlecht, hast schon viel rausgefunden!!! Ich selbst habe mir mal das Ding gekauft, in der Hoffnung dahinter zukommen, wie man es ansteuert. Ich bekunde hiermit mal mein Interesse am Positiven Ausgang diese Themas^^, obwohl ich selbst wenig dazu beitragen kann :-k

[Nosnibor]

Die Vermutung über die ENBs und +5V habe ich inzwischen experimentell bestätigen können, und zwar folgendermaßen:

5V über 33Ohm an Pin 9 & keramische 120nF nach GND. Der Kondensator soll dem Chip 'ne stabile Versorgungsspannung vortäuschen, falls er mal impulsartig etwas mehr Strom will, der Widerstand soll den Strom begrenzen, falls der Pin doch nicht für +5V gedacht war und jetzt Kurzschluß spielt. Daß 33Ohm zu wenig sind, um im Ernstfall irgendeiner armen Schutzdiode das Leben zu retten, ist mir allerdings erst hinterher eingefallen. Ach ja, hier kam das Digitalvoltmeter zum Einsatz, damit ich sehe, wenn die Spannung (wegen Kurzschluß) einbricht.

12V über 560Ohm und ein Analogmultimeter im 25mA-Bereich an die Pins13&14, auch hier 120nF nach GND. 560Ohm plus Innenwiderstand des Meßgerätes sind natürlich absoluter Overkill, um das Überhitzen eines Pixels zu verhindern, und dementsprechend mußte ich dann auch auf den 2,5mA-Bereich schalten, um etwas zu sehen. Pin 15 ist offen geblieben, weil ich nur einen 14poligen Stecker hatte, der halbwegs paßte.

Die Digitaleingänge des Druckkopfes (Pins 1-3 und 6-8) habe ich jeweils über 10kOhm auf +5V gelegt; zumindest für die ENBs sollte das ja der Ruhepegel sein.

Dann erst die 5V, dann die 12V eingeschaltet. Dann die Digitaleingänge der Reihe nach kurz mit GND (über 33Ohm) angetippt, in der Erwartung, das mA-Meter zucken zu sehen, wenn ich dabei einen ENB erwische. Für dieses Zucken muß es ein echtes analoges Zeigerinstrument sein, Digitalgeräte mit ihren drei Messungen pro Sekunde sind dafür zu langsam, da macht's keinen Spaß mehr. Gezuckt hat es dann bei den Pins 6, 7 und 8, aber nur sehr schwach; das können kaum 50µA gewesen sein.
Ach ja, auf Wasserkühlung kann man bei diesem Aufbau verzichten. :)

Der nächste Schritt ist für mich jetzt, das Teil mit richtigen Signalen zu versorgen, die ein Bitmuster reinschieben und dann die drei ENBs für je eine Millisekunde aktivieren, und das Ergebnis auf Thermopapier zu beobachten. Dann gilt es, sechs Kombinationen mit den Pins 1-3 durchzuprobieren; das sollte ja zu schaffen sein. Aber dazu ist ein 24V-Netzteil nötig, und ein µC (in meinem Fall AVR), Programmieradapter, Software… das wird seine Zeit brauchen. Ach ja, und 'nen L293 oder was, um den Schrittmotor zu bewegen.

[Nosnibor]

Mit 24V-Versorgung und einer Quelle für wohldosierte ENB-Impulse gibt es neue Erkenntnisse: Pin 6 ist für das linke Drittel der Zeile zuständig und Pin 8 für das rechte Drittel ("links" und "rechts" wie im Foto von blink-182 am Anfang des Threads). Bei Pin 7 habe ich heute keine Reaktion gesehen, was wahrscheinlich daran liegt, daß der mittlere Chip beim Einschalten eben zufällig alle Bits gelöscht anstatt gesetzt hatte.

Ein Impuls von 2ms Dauer brachte erste schwache Spuren auf einem Stück Faxpapier hervor, ab 3ms wurde es so schwarz wie es eben werden kann. Wahrscheinlich sind meine improvisierten 24V etwas schwach, denn bei der höchsten vorgesehenen Druckgeschwindigkeit muß das Teil ja mit 1,25ms auskommen. Außerdem scheint gleichmäßiger und kräftiger Druck des Papiers gegen die Heizelemente sehr wichtig zu sein; wenn man einfach mit dem Daumen einen Fetzen Faxpapier dagegendrückt, entsteht ein recht ungleichmäßiges Bild.

Edit: mit 12V geht's auch, dann sind aber 15-20ms lange ENB-Impulse nötig.

[Nosnibor]

Die nächste Ergänzung in Kürze:

Pin 1 ist HD (Daten), high produziert ein schwarzes Pixel
Pin 2 ist LAT
Pin 3 ist HCLK (Takt)
Das zuerst reingeschobene Bit landet nachher auf dem Papier links.

Der Papiervorschub geht langsamer als erwartet: 16 Vollschritte pro Millimeter.

Fehlt noch die Ermittlung der aktiven Flanken von LAT und HCLK und der maximalen Frequenz von HCLK, aber Drucken kann man ja auch so schon.