Como funcionam as impressoras térmicas (ART4209)
Publicado: Quarta, 22 Junho 2022 00:00
Este artigo faz parte do livro "Manutenção de impressoras", uma edição antiga que, no entanto, tem várias informações importantes que ainda são válidas em nossos dias. Nele explicamos como funcionam as impressoras matriciais. O artigo tem validade para quem repara este tipo de impressora ou ainda recupera.
As impressoras de Matriz de Pontos Térmica ou TDM (Thermal Dot Matrix) empregam uma tecnologia diferente das impressoras de impacto, mas podem ser enquadradas no grupo das impressoras denominadas matriciais.
Este tipo de impressora não é muito comum na operação conjunta com computadores, sendo mais empregada em equipamentos que devam fazer impressões rápidas, como as máquinas que emitem boletos de transações por cartão magnético ou cartão de crédito, extratos em máquinas de saques de bancos e calculadoras, dos tipos mostrados na figura 1.
Nela, o que temos é uma matriz de pontos formada por micro-resistores montados num substrato cerâmico, com a estrutura mostrada na figura 1.
A cabeça formada por estes resistores encosta no papel sensível ao calor onde a impressão deve ser feita. Um comando do circuito aquece apenas os micro-resistores que correspondem aos pontos que devem ser impressos, fazendo com que o calor marque o local.
As minúsculas dimensões do micro-resistor fazem com que a inércia térmica seja muito pequena, ou seja, eles aquecem e esfriam muito rapidamente, possibilitando assim uma operação rápida da cabeça de impressão.
Um diagrama de blocos desse tipo de impressora nos mostra que ela é muito semelhante no funcionamento às impressoras matriciais. Na figura 2 mostramos esse diagrama.
A diferença básica, que pode ser analisada, está no tipo de circuito de acionamento dos elementos térmicos de impressão, Um circuito para essa finalidade é mostrado na figura 3.
Conforme podemos ver, existe um transistor de potência que comuta a corrente do elemento resistivo de aquecimento, a partir do comando dado pelo microprocessador do circuito. O sinal aplicado no elemento de aquecimento é retangular, mas dada a inércia térmica do elemento de aquecimento, a curva de temperatura obtida típica é a mostrada na figura 4.
Essa curva é muito importante na operação de uma impressora deste tipo, pois ela relaciona a duração mínima do impulso que deve ser aplicado ao circuito com o tempo mínimo que a temperatura se mantém acima do mínimo necessário à impressão do papel.
Variações destes tempos podem causar uma impressão muito forte (borrada), ou ainda uma impressão fraca ou falha. Evidentemente, estes tempos são cuidadosamente programados no microprocessador pelo próprio fabricante da impressora. Veja também que neste circuito, onde se comuta uma carga resistiva, não há necessidade de cuidados especiais com diodos de proteção para o transistor. Transistores comuns de média potência podem ser usados nesse circuito sem problemas.
Da mesma forma que no caso das impressoras matriciais de impacto que vimos anteriormente, a eventual falha de um dos elementos de aquecimento (queima, por exemplo), faz com que ocorram problemas de impressão, como o mostrado na figura 5.
Na figura 6 mostramos uma cabeça de impressão usada neste tipo de impressora.
Figura 6 - Na foto a Cabeça KF1502-A2S da ROHM.
Como neste tipo de impressora não se necessita de velocidade e nem de qualidade, o número de pontos de cada cabeça é pequeno, e sua operação relativamente simples. Da mesma forma que nos tipos anteriores de impressoras, a impressão feita linha por linha de pontos, conforme mostra a figura 7.
A cada carreira impressa de pontos, o papel avança para a carreira seguinte e dessa forma os caracteres impressos são produzidos. Um ponto importante a ser considerado, neste tipo de impressora, é a corrente necessária a excitação dos elementos de aquecimento.
Ao contrário do que possa parecer, devido ao tamanho muito pequeno dos pontos a serem impressos e dos próprios elementos resistivos, numa impressora típica temos uma exigência de potência da ordem de apenas 2 W por elemento, o que é muito menos do que numa impressora de impacto onde os solenoides precisam de correntes individuais que chegam a mais de 1,5 A.
Assim, para uma impressora de 9 agulhas, quando todos os solenoides estão acionados com uma alimentação de 12 V, isso representa 12 V 1,5 x 9 = 162 watts. É claro que esse representa o pior caso, em que todos os solenoides operam, mas isso dá uma ideia da diferença de consumo. Numa impressora térmica, teremos para 9 pontos de impressão 9 x 2 = 18 W.
Veja, entretanto, que uma cabeça deste tipo de impressora pode ser muito mais do que um simples conjunto de elementos resistivos. Se assim fosse, a prova para detectar se uma falha se deve a um desses elementos com problemas seria muito simples.
O que ocorre é que estas cabeças já incluem todo o circuito de processamento dos sinais que são recebidos do microprocessador correspondentes ao padrão que deve ser impresso. Assim, uma cabeça desse tipo, na realidade consiste num circuito bastante complexo, com configurações que contém milhares de transistores e até mesmo uma memória completa. Não se pode, portanto, detectar um defeito numa destas cabeças com uma simples prova de continuidade com o multímetro.
Na figura 8 temos o diagrama de blocos de uma destas cabeças, para que o leitor tenha uma ideia de sua complexidade.
Figura 8 - Diagrama de blocos da KF1502-A2S
Existem vantagens e desvantagens neste tipo de impressora tornando-as indicadas apenas para determinadas aplicações, como as que citamos na introdução. Evidentemente, para o uso com computadores, a impressora térmica está praticamente descartada, a não ser em aplicações muito limitadas, como a impressão de pequenas notas de compra, extrato ou outros documentos de pequenas dimensões. Para documentos maiores, os outros tipos de impressora são os recomendados.
A vantagem inicial para este tipo de impressora, quando se trata de pequenos documentos, está na sua simplicidade, já que o mecanismo de impressão envolve apenas a movimentação do papel. A cabeça normalmente tem elementos de aquecimento que cobrem uma linha completa.
Assim, a parte móvel da impressora está limitada ao movimento linear do papel, o que é bastante simples, podendo ser feito com a ajuda de um único motor de passo. A primeira desvantagem está na necessidade de se usar papel especial, com características térmicas, como o papel usado em FAX, que pode ser impresso pelo calor.
A segunda desvantagem está na resolução de imagem muito pobre que a torna apropriada apenas para imprimir documentos com poucas informações. A resolução ou qualidade da impressão dependerá do número de pontos térmicos que tenha a cabeça usada.
Outra desvantagem deste tipo de impressora esta na durabilidade limitada das cabeças de impressão. O contato constante do papel para haver a transferência do calor provoca um atrito que acaba por desgastar a cabeça.
Assim, a durabilidade de uma impressora deste tipo é bem menor do que outros tipos de impressora. Finalmente, temos a velocidade que é bastante limitada, justamente pela inércia térmica dos elementos de aquecimento da cabeça. Uma nova linha não pode ser impressa antes dos elementos que foram ativados na impressão da linha anterior, esfriarem.