热敏打印技术可行性分析样本

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 31.热敏打印机 42.热转印 4三、一种热敏打印机的原理 51.系统组成 52.热敏打印工作原理 53.硬件设计 63.1主控器件 63.2热敏打印头过热保护模块 73.3步进电机驱动模块 73.4数据加载 8四、热敏打印头的工艺 81.加热元件形状 92.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热敏材料熔化变色，生成所需文字和图形。热转印从热敏技术发展而来，它通过加热转印色带，使涂敷于色带上墨转印到纸上形成图像。热敏打印技术核心在于加热元件，热敏打印机芯上有一排微小半导体元件，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不久产生高温，当热敏纸涂层遇到这些元件时，在极短时间内温度就会升高，热敏纸上得涂层就会发生化学反映，现出颜色。热敏打印机接受到打印数据后，将打印数据转换为位图数据，然后按照位图数据点控制打印机芯上发热元件通过电流，有选取地在热敏纸拟定位置上加热，由此就产生了相应图形。加热是由与热敏材料相接触打印头上一种小电子加热器提供。加热器排成方点或条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种与加热元素相应图形。控制加热元素同一逻辑电路，同步也控制着进纸，因而能在整个标签或纸张上印出图形。

最普遍热敏打印机使用一种带加热点阵固定打印头，打印头设有320个方点,每一点为0.25mm×0.25mm。运用这种点阵，打印机可把打印点在热敏纸任意位置上。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受数据转换成点阵信号控制热敏单元加热，把热敏纸上热敏涂层加热显影。当前，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，并且拥有良好发展前景。热敏打印方式构造非常简朴、维护以便，相对于老式针式打印机有不言而喻长处。但由于热敏纸保存性不佳，因而重要应用于对保存性规定不高场合。但是随着热敏纸技术发展，热敏纸保存性也在逐渐提高，当前已经浮现了保存期为30-50年热敏纸。随着热敏纸保存时间提高，热敏打印方式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两种打印办法。每种办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，在各种材料上打印出耐用、持久图案。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条形码打印技术，由于它们可以简便应用在各种黏性标签材料上,并以出众边沿定义打印出精确、高品质图案。每种技术都可以以相似打印清晰度和速度,产生一维、二维带有图案和文本字体条形码符号。1.热敏打印机

热敏打印使用通过化学解决热敏介质，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。简朴设计使热敏打印机耐久和易用。由于没有色带，热敏打印机操作费用比热转印打印机低。热敏介质上图案会随时间推移而褪色。如果标签过度暴露在热、光或其她催化剂下，材料将会变暗,使条形码无法被读取。热敏标签可读取性随使用条件不同而变化很大，但该技术为额定标注和许多其她普通条形码打印应用提供了足够使用寿命。例如，在分销中心存贮半年后，直接热敏标签仍可以容易地被扫描读取。热敏打印机分类热敏打印机依照其热敏元件排列方式可分为行式热敏（ThermalLineDotSystem）和列式热敏（ThermalSerialDotSystem）。列式热敏属于初期产品，当前重要应用在某些对打印速度规定不高场合，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，当前最迅速度已达到220mm/秒。要实现高速热敏打印，除了选用高速热敏打印头外，还必要有相应控制板与之配合。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。色带材料被介质吸取，图案构成了标签一某些。该技术提供了其她按需式打印技术无法匹敌图案质量和耐久性。

与热敏打印机相比，热转印打印机可接受更多品种介质，涉及纸、聚酯和聚丙烯材料。热转印打印机可生成耐久额定标签、UL/CSA标签、签条和票据，以及腕带、永久资产签条、架签和其她标记。三、一种热敏打印机原理

1.系统构成本文简介微型热敏打印机重要由主控制件、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某些构成，系统构造图如图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毕热敏打印头与否有纸检测，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框图如图2所示，该热敏打印头点构造为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＋7.2V电压，将其与打印头VH相连，在时钟CLK配合下，打印数据经数据输入DI引脚移入热敏打印头内部移位寄存器中，当CPU将一行384位数据所有移入移位寄存器后，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，此时依照384点输入数据是1或0决定发热元件与否发热，由此在热敏纸上产生要打印点行。3.硬件设计3.1主控器件采用Freescale公司S12系列单片机MC9S12D64作为主控器件，该器件是一款性能优良单片机，包括一种16位中央解决单元、64KBFlash、4KBRAM，、1KBEEPROM、两个异步串行通信接口和一种同步串行接口等丰富资源，可以满足本设计需求，该器件具备良好稳定性，使得打印机可以在恶劣工业现场使用。3.2热敏打印头过热保护模块打印头加热时间普通为1ms，持续加热超过1s后，很容易烧毁热敏头，因此必要对热敏打印头添加过热保护电路，过热保护电路图如图3所示，图中VH为7.2V热敏打印头驱动电压，VH供应与否由常开继电器控制，由CPU一种I/O口输出控制加热电压源控制端TC1，参见图2与图3。TH为外部电阻与热敏打印头内部热敏电阻分压值。热敏打印头温度升高，则TH电压减少，当热敏打印头温度上升到一定值时，TH电压低于比较器U1B引脚6参照电压，则引脚7输出一种低电平，此时无论TC1为什么值，与门U6引脚3都为低电平，进而Q1截止，继电器断开，热敏打印头加热电源被切断。同步主控器件检测到比较器U1B引脚7输出低电平信号，进入中断，暂停打印工作。当检测到U1B引脚7为高电平后，延时一段时间，出中断。此时若热敏打印头温度减少，TH电压高于U1B引脚6参照电压后，CPU恢复到正常工作状况，反之，比较器U1B引脚7输出依然是低电平，继电器保持断开；主控器件再次进入中断模块，这样就可以起到保护热敏打印头作用。3.3步进电机驱动模块步进电机是将输入电脉冲信号转换成角位移或直线位移伺服电动机。FTP－628热敏打印头中使用是二相四拍步进电机控制打印纸走纸及走纸速度。本系统采用LB1836M进行驱动。LB1836M是低饱和、双通道双向电机驱动器件，惯用于微型打印机、相机等便携设备，图4给出步进电机驱动电路，引脚IN1、IN2、IN3和IN4是步进脉冲输入端，OUT1、OUT2、OUT3、OUT4为步进脉冲输出端，分别与热敏打印头中电机相应A、NA、B、NB相连接。UOT[1：4]与IN[1：4]逻辑关系为OUT＝IN。输出驱动电压由引脚Vs控制，其电压高低决定了步进电机工作电流大小，影响步进电机运营快慢，决定走纸快慢，LB1836M输入端四个步进脉冲可由单片机PWM0、PWM1、PWM2、PWM3四路PWM通道产生。四路PWM相位关系为PWM0与PWM2反相，PWM1与PWM3反相，PWM0与PWM1相差π/2。3.4数据加载数据加载即将内存缓冲区数据输出到热敏打印头移位寄存器中，然后进行打印。由于本设计采用主控器件带有串行外围接口（SPI），因此将SPI用于数据加载，使用SPI加载数据，不但电路比硬件方式数据移位简化，并且较I/O口模仿串行数据传播时序移位速度更快，从而整体提高了打印机性能。如图5所示，将主控器件设为主机，热敏打印机内部移位寄存设为从机，主控器件MC9S12D64将打印数据存入SPI数据寄存器。当数据寄存器写入数据后，数据开始传播，数据通过串行时钟线同步信号循环移位8位，移入热敏打印头内部移位寄存器中，实现了数据加载。四、热敏打印头工艺热敏打印头可以分为厚膜工艺以及薄膜工艺两类。一种薄膜和厚膜热敏打印头技术热转印打印头技术相比长处示于下表。1.加热元件形状过程加热薄膜厚度非常薄，在规则矩形形状表面上形成，以保证最大传热面积，热效率高，低生热性，迅速冷却。与厚膜加热技术相比，膜厚度，加热并没有明显隙间，加热效率是比较低，加热点形状厚度不规则，热响应速度不如薄膜更高，因而这需要高热响应非常复杂热历史控制程序。总之，打印头是难以合用日期代码印刷和超细，超高速二维码等用途。2.发热体阻值比较薄膜：电阻加热元件相似产品批次之间差别在+/-15%,但是所有点与点之间非常密切公差可以做到大概+/-1%"厚膜：世界上当前最佳可以+/-3%容差范畴内进行，在+/-3%批次之间差别也基本算是稳定。如果不同加热点之间存在阻值差别，会导致热点之间能量差，从而影响打印水平与质量。因而，厚膜印刷头很难进行彩色照片和黑白灰度打印就是由于持续色调图像变化。比较上述所说加热片打印头，电阻分布均匀，从而可以实现高速印刷。并且，除了使用升华热转印膜技术热敏纸，可以打印出来照片效果是银灰色效果相媲美。鉴于此，该膜广泛应用于超高速条码打印机，照片打印机，证卡打印机等品种多，数量少，高附加值领域。五、智能热敏打印头与老式热敏打印头发热体阻值在一定温度范畴内恒定不同，智能热敏打印头采用了具备负温度系数薄膜金属材料发热体，随着发热体温度变化，发热体阻值具备近似线性变化趋势，即在一定温度范畴内，具备恒定温度系数（TCR），如图1所示。当打印动作开始时，依照印字信息控制逻辑开关，印加电流通过热敏发热体单元，发热体发热；随着发热体温度升高，发热体电阻根据负温度系数TCR，电阻值发生变化，从而引起印加电流变化，检测回路通过闭环反馈系统，不断累加变化量并换算成印加能量，当达到设定能量目的值时，关闭逻辑开关，停止加热，如图2所示。因而，智能热敏打印头通过上述能量控制反馈系统，可以在打印同步，实时地检测发热体温度，从而实现精准能量控制，得到高品质印字质量。六、热敏打印技术发展趋势打印机架通了横在人类思想表达、传播意图与印刷页面间桥梁，但仅有文字还不能表达复杂页面；撞击式打印机是打字机功能延伸，几乎没有图像输出功能，飞撞击时打印技术浮现克服了撞击打印技术诸多长处，但输出速度太慢，质量不能令人满意。与此同步，人类在克服老式印刷局限性方面做了大量努力，到今天，热敏打印技术相对于老式打印机，热敏打印机速度快、噪音低，打印清晰，使用以便。因此，在市场上涉及面广，应用广泛，可以打入各个行业。随着人们对印刷需求变化，自从二十世纪六十年代和七十年代各种非击打式打印技术激光开始，诸如喷墨，热敏打印相继问世，并且获得了迅速发展。在20世纪80年代，传真感热记录办法使热敏技术迅速普及和发展。如今打印机己经普及到咱们寻常生活之中，并且咱们不断研究热敏技