서멀프린트헤드의 인쇄방식

서멀프린트헤드의 인쇄방식

1. 서멀프린트란?

서멀 프린트 헤드는 기판 상의 저항체에 전류를 흘려줌으로써 발생하는 줄 열 (Joule heat)로, 감열지 또는 열 전사 리본 등의 열 반응 재료를 반응시켜, 기록하기 위한 디바이스입니다.

감열지는 가격이 저렴하고 취급이 매우 간편합니다. 또한 유지보수가 불필요하여, 이전부터 Fax, 각종 프린터, 발권기 등 폭넓은 용도로 사용되어 왔습니다.

뿐만 아니라, 기록 품질, 기록 속도 등이 향상됨에 따라, 사용 용도가 더욱 확대되고 있습니다.

 

2. 후막 타입과 박막 타입 (서멀 프린트 헤드)

서멀 프린트 헤드는 제조법, 재료 및 구조의 차이에 따라 크게 후막 타입과 박막 타입으로 분류됩니다.

< 서멀 프린트 헤드의 제조법 비교 >

 

3. 서멀 프린트 헤드의 인쇄 방식

1) 열전사방식

< 열 전사 방식 >

테이프 (리본)에 도포된 잉크를, 열을 통해 종이 등의 대상물로 전사하는 방식.

2) 감열방식

< 감열 방식 >

감열지 (열에 의해 변색되는 특수지)에 발열체를 접촉시켜 인쇄하는 방식으로, 영수증 등에 사용됩니다.

 

4. 서멀 프린트 헤드 용어 설명

「발열체」 및 「도트 pitch」 등, 서멀 프린트 헤드에서 자주 사용되는 용어에 대해 간단히 설명하겠습니다.

 

발열체

실제로 인자 시의 열원이 되는 저항체입니다. 용도 및 조건에 따라 발열체 사이즈 및 구성을 고려할 필요가 있습니다. 또한, 후막 방식과 박막 방식에 따라 특성에 차이가 있습니다.

 

도트 pitch

인접하는 발열체의 중심간 거리를 나타냅니다.

 

도트 밀도 (Dots/mm, DPI)

발열체의 해상도는 mm당 도트수로 표현 (Dots/mm)되는 경우와, inch당 도트수로 표현 (Dots/inch, DPI)되는 경우가 있습니다. 1inch = 25.4mm이므로, 두가지 경우는 하기와 같은 관계가 성립합니다.

［Dots/mm］＝［DPI］/25.4

 

인자 속도 (IPS)

인자 속도란, 실제로 감열지 등에 인자되는 속도를 뜻합니다. 인자 속도 단위인 IPS란, Inch Per Second의 이니셜이며, 1초당 인자되는 거리를 inch로 표현한 것입니다.

 

인자 주기 (SLT)

SLT (인자 주기)란, Scanning Line Time의 이니셜이며, 발열체를 구동하는 주기를 나타냅니다. SLT와 실제 인자되는 속도 (인자 속도, IPS), 도트 밀도 (DPI)는 하기의 관계식으로 성립됩니다.

SLT ＝1 / (DPI ｘ IPS)

 

인가 에너지 (Eo, mJ/Dot)

인가 에너지란, 발열체를 인자에 필요한 온도까지 상승시키기 위해 가해지는 에너지 (전력과 시간의 곱)를 뜻합니다. 데이터 시트 (사양서)에 기재되어 있는 인가 에너지는 발열체에서 소비 (필요시)되는 에너지를 나타내고 있어, 실제로 서멀 프린트 헤드에 인가되어야 하는 에너지의 총량은 상기 에너지와 구동 회로 및 기타 전극에서 소비되는 무효 에너지의 합으로 고려해야 합니다. 이러한 산출 조건은 각 사양서에 규정되어 있습니다. 인가 에너지에 따라 서멀 프린트 헤드의 수명이 결정됩니다. 각 헤드의 사양서에 기재된 최대 인가 에너지 값 (개별 데이터 시트의 에너지 한계 커브)을 넘지 않도록 주의해야 합니다.

 

인자 전원전압 (VH)

발열체에 에너지를 인가하기 위한 전원전압입니다. 사용하는 인자 전원전압의 레벨에 따라, 서멀 프린트 헤드의 발열체 저항치의 값을 선택할 필요가 있습니다. 통상적으로는 5V계, 12V계, 24V계로 구분됩니다. 또한, 서멀 프린트 헤드에는 이러한 인자 전원전압 이외에 구동용 IC에 인가되는 로직 전원전압 (+3.3V 또는 +5V)이 필요합니다.

 

클록 (CLK)

드라이버 IC에 시리얼 신호를 입력하기 위한 신호입니다. DI 신호의 전압이 High 시에 CLK 신호를 Low에서 High로 입력하면, 서멀 프린트 헤드에 High 데이터가 입력됩니다. 반대로 DI 신호의 전압이 Low 시에 CLK 신호를 입력시키면, 서멀 프린트 헤드에 Low 데이터가 입력됩니다.

 

데이터 인 (DI)

인자 패턴의 시리얼 (직렬) 데이터 입력 신호입니다.

 

Latch (LA, LAT)

드라이버 IC의 기능 중 하나로, 외부로부터 입력된 인자 데이터를 시프트 레지스터로부터 일시적으로 데이터를 유지하는 레지스터에 대한 제어 신호를 나타냅니다.

 

스트로브 (STB)

서멀 프린트 헤드에 입력된 신호 (LAT 신호로 홀드된 신호)에 대응하는 발열체에 전류를 흘리기 위한 신호. 본 신호의 펄스 폭으로 발열체에 대한 통전 시간이 결정되므로, 인가 에너지를 제어할 수 있습니다. STB 신호는 헤드에 따라 플러스 로직 또는 마이너스 로직이 설정되어 있습니다.

 

인자 수명

서멀 프린트 헤드의 수명은 발열체 저항치가 초기치에 비해 15% 이상 변화한 시점으로 정의됩니다. 또한, 수명은 통상적으로 하기의 2가지 방법으로 규정하고 있습니다.

・펄스 수명 : 표준 인자 조건으로 규정된 조건이며, 인가되는 펄스의 수

・주행 수명 : 표준 인자 조건으로 규정된 조건이며, 감열지를 주행시켰을 때의 수명

 

인자 분할

라인 타입의 서멀 프린트 헤드에는 많은 발열체가 포함되어 있습니다. 이러한 발열체를 동시에 인가하면, 그 소비전류가 매우 커집니다. 따라서, 전원 부담 및 헤드 내부에서의 전압 강하를 경감하기 위해 통상적으로는 인자 분할하여 구동합니다. 인자 분할은 스트로브 신호에 따라 실행됩니다.

 

서미스터

서멀 프린트 헤드의 온도를 감시하기 위해, 독립된 서미스터를 실장합니다. 그 서미스터의 검출 온도를 참조하여 서멀 프린트 헤드의 기판 온도가 규정치 이상으로 상승하지 않도록 제어할 필요가 있습니다.

 

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