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熱敏打印頭設(shè)計(jì)用于熱敏打印機(jī)中，可產(chǎn)生熱點(diǎn)以便在熱敏介質(zhì)上形成圖像。介質(zhì)或者是直接的熱敏紙，或者是熱傳輸墨帶和接受介質(zhì)。無論哪種情況，介質(zhì)都必須被壓在熱敏打印頭上，這樣熱量才能流入到介質(zhì)中。之后介質(zhì)必須相對(duì)于熱敏打印頭移動(dòng)，達(dá)到下一打印行的位置，最終形成二維的圖像。幾乎所有的熱敏打印機(jī)構(gòu)都具有壓板輥用于將介質(zhì)壓在打印頭上。本文在討論這種壓力和壓板時(shí)假設(shè)采用的是直接熱敏紙，而在末尾部分解釋了與熱傳輸墨帶的區(qū)別。
壓板壓力和熱流
為了實(shí)現(xiàn)有效的熱流，需要有壓力。在微觀水平上，紙張表面是由峰和谷構(gòu)成的。如果只是輕輕地壓在加熱元件的表面上，那么就只有峰頂部分與加熱元件接觸，而谷中則充有空氣(空氣是熱的不良導(dǎo)體)。如果提高了壓板的壓力，則峰在一定程度上被壓平，谷的寬度減小，實(shí)際接觸的加熱元件表面百分比增大。由于熱流的有效面積增大，因而就有更多的熱量流入熱敏紙中，保存在打印頭中的熱量則會(huì)減少。無論紙張如何光滑，都是需要一定的接觸壓力的，熱流隨著接觸壓力的提高而增大，反之亦然。由于加熱元件中的熱量被有效地傳導(dǎo)出去，最高溫度降低，從而提高了打印頭的脈沖壽命。打印頭的磨損壽命則隨著接觸壓力的提高而縮短。
壓板壓力規(guī)格
對(duì)于將壓板輥壓在打印頭上所使用的力，京瓷熱敏打印頭規(guī)格給出了兩個(gè)數(shù)值。在這兩種情況下，它們都稱為“壓板壓力”，但真實(shí)的意義卻是“線性力”和“力”。在“最大額定值”部分中，最大線性力通常建議為0.3 kgw/cm。kgw是力的單位，相當(dāng)于地球表面上一公斤的重量。cm為厘米，指的是熱敏紙的寬度和加熱元件行的寬度二者中較小的一個(gè)數(shù)值。例如，KPA-104打印頭的加熱元件行長(zhǎng)度是104mm或10.4 cm，最大建議的壓板力將為0.3 x 10.4 = 3.1公斤力。如果采用寬度為50 mm的熱敏紙，則這種較短的紙可以支持大部分的力，因而最大總力的計(jì)算為0.3 x 5.0 =1.5 kgw。由于壓板輥將一部分的力分散到紙張兩側(cè)的打印頭上，因而將需要較大的總力。當(dāng)所用的紙窄于全寬度時(shí)，磨損壽命縮短，發(fā)生磨損故障的點(diǎn)位于紙張邊緣與打印頭發(fā)生摩擦的地方。
在打印頭規(guī)格書的“運(yùn)行條件”一節(jié)中，對(duì)總的壓板力提供了建議，如2.6 +/- 0.5 kg/打印頭。各個(gè)規(guī)格的這一數(shù)值有所不同，并取決于加熱元件行的長(zhǎng)度和涂釉層的類型。建議的數(shù)值加上變化量(2.6 + 0.5 = 3.1)應(yīng)當(dāng)滿足最大壓板力，以實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)的磨損壽命。負(fù)的變化量表示有一個(gè)最小的壓板力，這是為了實(shí)現(xiàn)良好的熱傳輸和較長(zhǎng)的脈沖壽命所需要的。對(duì)于較寬的打印頭，用于將打印頭壓在壓板輥上的彈簧應(yīng)當(dāng)分布在打印寬度上，以實(shí)現(xiàn)壓板力的均勻分布。
壓板輥的機(jī)構(gòu)
一個(gè)壓板輥由一根覆有軟材料的金屬軸構(gòu)成。金屬軸通常是鋼的，必須具有足夠的剛性，當(dāng)壓板力施加在其長(zhǎng)度上時(shí)不得發(fā)生彎曲。軟材料使得熱敏紙與打印頭上的涂釉層鑄型相符，使加熱元件行上的每個(gè)加熱元件的全部表面都能與熱敏紙實(shí)現(xiàn)良好的接觸。目前京瓷建議采用硅橡膠作為軟材料，因?yàn)樗臒岱€(wěn)定性比以前建議的氯丁橡膠好。較軟的橡膠可以容許壓板輥、加熱元件行和涂釉層鑄型頂部之間較大的對(duì)齊誤差。較硬的橡膠可以使壓板壓力更能夠集中于涂釉層的頂部，從而實(shí)現(xiàn)更好的熱傳輸和較高的速度。
壓板橡膠的硬度是采用硬度計(jì)測(cè)量的，單位為肖氏度A。打印頭規(guī)格書的“運(yùn)行條件”一節(jié)中將會(huì)建議橡膠的硬度范圍，如40~50肖氏度A。京瓷建議采用較硬的橡膠(45~50)用于細(xì)薄涂釉層。較硬的橡膠通常意味著需要一個(gè)打印頭位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。如果使用的是表面直接熱敏介質(zhì)(如透明膠片)，則無論橡膠是硬還是軟，打印機(jī)都會(huì)將它當(dāng)作是硬的來運(yùn)行。
京瓷傳統(tǒng)上建議橡膠厚度至少為4 mm。這一建議始自允許20mm壓板直徑的打印頭型號(hào)。對(duì)現(xiàn)代打印頭建議的橡膠厚度已經(jīng)減小到了2 mm，因?yàn)槠渥畲髩喊遢佒睆绞?2mm，已經(jīng)有足夠的鋼截面來獲得剛性的壓板輥。顯然，中間的直徑可采用中間的橡膠厚度。為了對(duì)橡膠厚度的縮小進(jìn)行一定的補(bǔ)償，這些打印頭規(guī)格都將硬度范圍擴(kuò)大到了35~50，即允許采用較軟的橡膠。
壓板輥橡膠可能會(huì)混淆壓板力與加熱元件表面上的真實(shí)接觸壓力之間的關(guān)系。橡膠將會(huì)在加熱元件行的上游側(cè)輕微堆積，降低加熱元件行上的實(shí)際接觸壓力。這種效應(yīng)還將稍有不同，取決于紙張是被拉過無驅(qū)動(dòng)壓板輥還是由連接在驅(qū)動(dòng)電機(jī)上的壓板輥驅(qū)動(dòng)的。
壓板輥的動(dòng)態(tài)特征是非常復(fù)雜的，因而壓板輥的選擇通常是通過試驗(yàn)和誤差來確定的。
壓板輥直徑
對(duì)于邊緣式和斜角式打印頭，不存在最大壓板輥直徑。對(duì)于傳統(tǒng)的平躺式打印頭，如果壓板輥過厚，將會(huì)使紙張與驅(qū)動(dòng)器IC發(fā)生摩擦。降低薄膜打印頭的成本意味著降低陶瓷晶片的尺寸，即減小加熱元件行與驅(qū)動(dòng)器IC行之間的距離，反過來降低最大壓板輥直徑。1997年，京瓷開發(fā)了一種將驅(qū)動(dòng)器IC與EPC釬焊墊交織在同一行中的方式，從而打破了這種關(guān)系。這種新的結(jié)構(gòu)允許KPB、KPC和KFA系列打印頭中采用較大直徑的壓板輥。
壓板輥長(zhǎng)度
在邊緣式和斜角式打印頭以及KGT系列打印頭上，電流由FPC帶引到了公共母線上。但在傳統(tǒng)型的平式打印頭中，所有的電流都在加熱元件行的端部運(yùn)行，以達(dá)到公共母線側(cè)。電流穿過一個(gè)相對(duì)較厚的導(dǎo)體圖案。如果壓板輥太長(zhǎng)，就可能磨損這一厚導(dǎo)體圖案。因此，在打印頭規(guī)格書“運(yùn)行條件”一節(jié)中對(duì)壓板輥的長(zhǎng)度提出了限制。危險(xiǎn)存在于壓板力所壓的紙張對(duì)圖案發(fā)生摩擦?xí)r。如果紙張懸在壓板輥橡膠的邊緣上并輕輕地刷過較厚的導(dǎo)體圖案，則這一問題就不太嚴(yán)重了。
熱傳輸打印
熱傳輸打印采用薄的墨帶作為熱敏介質(zhì)，位于打印頭與接受紙之間。熱傳輸墨帶一般具有一層潤(rùn)滑背涂，使墨帶能夠很容易地滑過打印頭。與在直接熱敏紙上打印相比，一般可以延長(zhǎng)打印頭的磨損壽命。熱傳輸打印引入了一個(gè)新的困難，稱為“墨帶褶皺”，它對(duì)壓板壓力、墨帶張力和打印能量都是敏感的。由于存在背涂，打印機(jī)可以在打印頭規(guī)格書中建議的壓板力范圍之外運(yùn)行。為了避免墨帶褶皺，可能需要在這一擴(kuò)展了的壓力范圍內(nèi)運(yùn)行。
全涂釉層 玻璃體
全涂釉層是一項(xiàng)用于覆蓋整個(gè)陶瓷襯底的領(lǐng)先設(shè)計(jì)。由于它的外形和加熱元件行中的平涂釉層相類似，它提供了更多涂釉層厚度的選擇，用于優(yōu)化加熱控制，制造出最好的打印質(zhì)量來滿足各種不同的打印速度需求。
邊沿式打印頭
加熱元件行成形于陶瓷晶片的正邊緣。邊沿式打印頭用于堅(jiān)硬材質(zhì)的全彩色打印有明顯的優(yōu)勢(shì)，例如ID卡和信用卡的彩色打印，不會(huì)輕易彎曲。
斜角式打印頭
由于斜角式打印頭成型于陶瓷晶片的角落位置，雖然涂釉層量很少但實(shí)現(xiàn)了迅速加熱反應(yīng)。
角落邊緣打印頭適用于條形碼的打印。