热敏打印是一种信息记录技术,最早应用于传真机上,现在广泛应用于POS终端系统、银行系统、医疗仪器等领域。本文将分析和介绍热敏打印机的技术原理、材料使用以及
热敏打印头的设计。
热敏打印的工作原理
热敏打印使用一种淡色材料(通常是纸),在其表面涂覆一层透明膜。当膜受热一段时间后,会变为深色(通常为黑色或蓝色)。图像是通过加热在膜中引发化学反应而形成的。这种化学反应需要在特定的温度下进行,高温会加速反应速率。当温度低于60℃时,膜需要经过相当长的时间甚至几年才能完全变为深色;而当温度达到200℃时,这种反应可以在几微秒内完成。热敏打印机有选择性地在热敏纸的特定位置加热,从而产生相应的图形。请参考下图的热敏打印原理示意图。
热敏打印技术的应用
相较于针式打印机,热敏打印机具有快速打印速度(每秒可达300毫米)、低噪音、清晰打印和使用便捷等优点。当与碳带结合使用时,打印的单据可以保存更长时间,而不像针式打印机那样打印速度慢、噪音大、打印字迹粗糙且需要频繁更换色带。因此,热敏打印技术广泛应用于传真机、收银机、银联POS打印机、ATM机、医疗心电图仪及排队机等设备上。
热敏打印所使用的耗材
(1) 热敏纸:热敏纸是一种经过特殊涂布加工的纸张,外观与普通白纸相似。它由普通纸作为基材,在表面涂覆一层热敏发色层。这层发色层由胶粘剂、显色剂和无色染料(也称为隐色染料)组成,没有通过微胶囊进行隔离,化学反应处于潜伏状态。当热敏纸遇到热打印头时,打印头所接触的位置的显色剂与无色染料发生化学反应并变色,形成图文。然而,热敏纸有一个明显的缺点,即打印的文档在存放一段时间后,字迹会逐渐褪去。因此,热敏纸通常用于不需要长期保存的文件,如收银小票、标签、排队小票等。
(2) 碳带:碳带打印的原理是通过加热的方式将油墨沉积在受印面上。碳带实际上是一层PET薄膜,其一面涂有可熔性油墨,另一面涂有背涂层的保护层。碳带具有工业级品质,不受打印量限制,可以24小时连续打印;不受打印材料限制,可以打印PET、铜板纸、热敏纸不干胶标签以及聚酯、PVC等合成材料和水洗标布料等;采用特殊碳带打印还可以使打印产品具有防水、防污、防腐蚀、耐高温等特点。主要应用于标签、物流上的电子面单等。
热敏打印机芯结构
热敏打印机的关键组件包括胶辊、热敏头片、主体支架、步进马达、齿轮组和光电传感器。请参考下图的热敏打印机爆炸图。
胶辊的作用是带动热敏纸移动。
热敏头片主要负责发热,使热敏纸上的文字图案得以印刷。
主体支架的作用是固定各个主要部件。
步进马达提供精确转动。
齿轮用于传递转动,光电传感器则用于检测纸张或黑标的位置。
热敏机芯的设计要点——热敏打印头(Thermal Print Head,以下简称TPH)选型
TPH的选型需要考虑打印宽度、打印电压和分辨率等参数。根据打印宽度可分为1英寸(25.4mm)、1.5英寸、2英寸、3英寸、4英寸、5英寸、6英寸和8英寸。根据加热点的工作电压分为3.7V、8V、12V和24V。根据分辨率可分为100DPI、200DPI和300DPI。根据工作电压也可分为24V、8V和3.7V,其中24V的TPH通常用于高速打印,例如打印速度超过200mm/s,而8V基本在60~100mm/s之间,3.7V基本上速度小于60mm/s。
根据不同的打印纸张类型,TPH的要求也不同。例如,在标签打印中,由于标签纸的结构特点,下层为离型纸,上层为标签纸,标签与标签之间有一定的间隔,并且两张标签之间有凹凸不平的部分,这对TPH上的加热线冲击很大。因此,需要在加热线上涂上特殊的保护涂层,以确保TPH的寿命。此外,根据打印纸张的厚度,也需要选择不同类型的TPH。例如,对于打印机票而言,机票纸张较厚且较硬,不容易弯曲,而平躺式的TPH中间部分有IC封装凸起,因此需要选择边沿式或斜角式的TPH(如图4所示),而平面型TPH中间部分有IC封装凸起,这样才能确保打印纸与加热线之间可靠接触,从而实现清晰打印。
总结
热敏打印机已经广泛应用于各个行业。通过本文对热敏打印机的原理特点、技术材料等进行介绍,尤其是重点分析了热敏打印头的设计要点,希望能够帮助读者更好地理解产品结构。
关键词:罗姆热敏打印头