热敏打印技术可行性分析

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可行性报告

热敏打印技术

二〇一五年一月

目录

一、项目背景 (3)

二、热敏打印与热转印打印方式比较 (3)

1.热敏打印机 (4)

2.热转印 (4)

三、一种热敏打印机的原理 (5)

1.系统组成 (5)

2.热敏打印工作原理 (5)

3.硬件设计 (6)

3.1 主控器件 (6)

3.2 热敏打印头过热保护模块 (7)

3.3 步进电机驱动模块 (7)

3.4 数据加载 (8)

四、热敏打印头的工艺 (8)

1.加热元件形状 (9)

2.发热体阻值的比较 (9)

五、智能热敏打印头 (10)

六、热敏打印技术的发展趋势 (11)

一、项目背景

热敏打印技术就是通过热敏打印头将打印介质上的热敏材料熔化变色，生成所需的文字和图形。热转印从热敏技术发展而来，它通过加热转印色带，使涂敷于色带上的墨转印到纸上形成图像。

热敏打印技术的关键在于加热元件，热敏打印机芯上有一排微小的半导体元件，这些元件排得很密，从200dpi到600dpi不等，这些元件在通过一定电流时会很快产生高温，当热敏纸的涂层遇到这些元件时，在极短的时间内温度就会升高，热敏纸上得涂层就会发生化学反应，现出颜色。

热敏打印机接收到打印数据后，将打印数据转换为位图数据，然后按照位图数据的点控制打印机芯上的发热元件通过电流，有选择地在热敏纸的确定位置上加热，由此就产生了相应的图形。加热是由与热敏材料相接触的打印头上的一个小电子加热器提供的。加热器排成方点或条的形式由打印机进行逻辑控制，当被驱动时，就在热敏纸上产生一个与加热元素相应的图形。控制加热元素的同一逻辑电路，同时也控制着进纸，因而能在整个标签或纸张上印出图形。

最普遍的热敏打印机使用一种带加热点阵的固定打印头，打印头设有320个方点,每一点为0.25mm×0.25mm。利用这种点阵，打印机可把打印点在热敏纸的任意位置上。这种技术已用于纸张打印机和标签打印机上。

热敏打印技术最早使用在传真机上，其基本原理是将打印机接收的数据转换成点阵的信号控制热敏单元的加热，把热敏纸上热敏涂层加热显影。目前，热敏打印技术已在POS终端系统、银行系统、医疗仪器等领域得到广泛应用，并且拥有良好的发展前景。

热敏打印方式的结构非常简单、维护方便，相对于传统的针式打印机有不言而喻的优点。但由于热敏纸的保存性不佳，因此主要应用于对保存性要求不高的场合。但是随着热敏纸技术的发展，热敏纸的保存性也在逐步提高，目前已经出现了保存期为30-50年的热敏纸。随着热敏纸保存时间的提高，热敏打印方式的应用领域也在不断扩大。

二、热敏打印与热转印打印方式比较

热敏打印与热转印是条码打印机的两种打印方法。每种方法都使用热敏打印头对打印表面加热。热转印是通过加热色带，在多种材料上打印出耐用、持久的图案。热敏打印不使用色带，而是直接在标签材料上打印图案。

热敏打印与热转印是最佳的条形码打印技术，因为它们可以简便应用在多种黏性标签材料上,并以出色的边缘定义打印出准确、高品质的图案。每种技术都能够以相同的打印清晰度和速度,产生一维、二维的带有图案和文本字体的条形码符号。

1.热敏打印机

热敏打印使用经过化学处理的热敏介质，当介质从热敏打印头下通过时变黑。热敏打印机不使用油墨、墨粉或色带。简单的设计使热敏打印机耐久和易用。由于没有色带，热敏打印机的操作费用比热转印打印机低。

热敏介质上的图案会随时间的推移而褪色。如果标签过度暴露在热、光或其他催化剂下，材料将会变暗,使条形码无法被读取。热敏标签的可读取性随使用条件的不同而变化很大，但该技术为额定标注和许多其他普通条形码的打印应用提供了足够的使用寿命。例如，在分销中心存贮六个月后，直接热敏标签仍能够轻易地被扫描读取。

热敏打印机的分类

热敏打印机根据其热敏元件的排列方式可分为行式热敏（Thermal Line Dot System）和列式热敏（Thermal Serial Dot System）。列式热敏属于早期产品，目前主要应用在一些对打印速度要求不高的场合，国内已有作者在其产品中使用。行式热敏属20世纪90年代技术，其打印速度比列式热敏快得多，目前最快速度已达到220mm/秒。要实现高速热敏打印，除了选取高速热敏打印头外，还必须有相应的控制板与之配合。

2.热转印

在热转印打印中，热敏打印头给色带加热，油墨熔化在标签材料上以形成图案。色带材料被介质吸收，图案构成了标签的一部分。该技术提供了其他按需式打印技术无法匹敌的图案质量和耐久性。

与热敏打印机相比，热转印打印机可接受更多品种的介质，包括纸、聚酯和聚丙烯材料。热转印打印机可生成耐久的额定标签、UL/CSA 标签、签条和票据，以及腕带、永久资产签条、架签和其他标识。

三、一种热敏打印机的原理

1.系统组成

本文介绍的微型热敏打印机主要由主控制件、步进电机驱动模块、热敏打印头过热保护模块、热敏打印头切纸检测模块、RS－232通信模块和供电模块等部分组成，系统的结构图如图1所示，其中步进电机驱动模块负责控制打印纸走纸及走纸速度，热敏打印头过热保护模块防止热敏打印头温度过高损坏，热敏打印头缺纸检测电路完成热敏打印头是否有纸检测，RS－232通信模块实现打印机与汽车行驶记录仪之间的通信，供电模块给控制电路及热敏打印头供电。

2.热敏打印工作原理

热敏打印头FTP－628的框图如图2所示，该热敏打印头点结构为384点/行、水平方向点密度为8点/mm，垂直方向行间距：8点/mm。有效打印宽度48mm，打印速度最大为60mm/s[1]。

当接通热敏打印机电源（＋12V），供电模块输出＋5V用于所有控制电路，还输出用于热敏头加热印字的＋7.2V电压，将其与打印头VH相连，在时钟CLK 的配合下，打印数据经数据输入DI引脚移入热敏打印头内部的移位寄存器中，当CPU将一行384位数据全部移入移位寄存器后，CPU将热敏打印头内部锁存端LAT置为低电平，移位寄存器的数据被锁存到锁存器，然后CPU将热敏都加热控制信号STB置为高电平，此时根据384点输入的数据是1或0决定发热元件是否发热，由此在热敏纸上产生要打印的点行。

3.硬件设计

3.1 主控器件

采用Freescale公司S12系列单片机的MC9S12D64作为主控器件，该器件是一款性能优良的单片机，包含一个16位中央处理单元、64KB Flash、4KB RAM，、1KB EEPROM、两个异步串行通信接口和一个同步串行接口等丰富资源，能够满足本设计的需求，该器件具有良好的稳定性，使得打印机能够在恶劣的工业现场使用。