최대 정격과 표준 인쇄 조건

서멀 프린트 헤드 (TPH)가 탑재된 기기의 긴 수명과 고성능을 실현하기 위해서는 「표준 인쇄 조건」과 「최대 정격」에 대한 이해가 중요합니다. 표준 인쇄 조건은 최선의 인쇄 결과를 달성하기 위한 기준을 나타내는 것이며, 최대 정격은 기기를 안전하고 효율적으로 사용하기 위해 조건의 상한치를 규정하는 것입니다. 최대 정격의 설정치는 프린터의 성능을 결정하는 항목으로, 정격을 만족하지 못하면 제품의 특성에 영향을 미치게 됩니다. 또한, 정격이나 인쇄 조건의 규정을 만족하지 않는 경우, 프린트 헤드의 기능 저하 및 조기 고장을 초래할 가능성이 있습니다. 디바이스의 내구성과 출력 품질을 보증함에 있어서 중요한 사항이므로, 영수증이나 라벨 등 다양한 용도에 따라 설계 가이드라인에 준거하여 프린터를 설계해야 합니다.

최대 정격

최대 정격은 서멀 프린트 헤드 (TPH) 제품의 사용에 있어서, 설정 가능한 최대치를 나타냅니다. TPH 제품에 따라 최대 정격치는 달라집니다. 프린터 설계 시에는 주변 디바이스의 선정도 고려하여, TPH의 최대 정격치를 초과하지 않도록 주의해야 합니다. 최대 정격치를 초과하여 TPH 제품을 사용하는 경우, 제품 특성의 저하 및 제품 손상이 발생할 우려가 있습니다. 또한, 최대 정격치 범위 내에서 제품의 사용 조건을 설정한 경우라고 하더라도 상정한 프린터 용도에서 필요시하는 충분한 특성이 얻어지지 않는 경우에는 TPH의 기종 선정이나 설정치가 부적절한 것이 원인일 가능성이 있습니다.

로옴의 TPH 사양서에 기재되어 있는 최대 정격을 예로 들어 설명하겠습니다.

최대 정격 (헤드 주위 온도 25℃인 경우)

인쇄 전원전압 (V_H)

인쇄 전원전압이란 발열체를 발열시키기 위한 전원전압입니다. 서멀 프린트 헤드 (TPH)의 발열체 저항치는 인쇄 전원전압이 최대치인 경우에도 실장되어 있는 드라이버 IC의 허용 전압, 허용 전류를 만족하도록 설정되어 있습니다. 따라서, 최대 정격치를 초과하면 드라이버 IC에 허용량을 초과한 부하가 인가되므로, TPH가 손상될 가능성이 있습니다. 배터리 만충전 시의 전압이나 인쇄 동작의 ON / OFF 등으로 변동하는 전압 역시 최대 정격이 적용되므로, 프린터 동작 시 TPH에 공급되는 전압이 초과되지 않도록 주의해야 합니다.

인가 에너지 (E₀)

인가 에너지란, 발열체를 발열시키는 전력과 전력을 부하로 하는 시간을 곱한 값으로 나타냅니다. 사양서에 기재되어 있는 인가 에너지는 발열체에서 소비되는 에너지를 나타냅니다. TPH 전체에 공급되는 에너지의 총량은 상기 에너지와 더불어, 구동 회로나 배선에서 소비되는 에너지를 합한 값으로 고려해야 합니다. 이 에너지는 동일한 TPH라고 하더라도 인쇄 조건에 따라 변동하게 됩니다.
서멀 프린트 헤드 (TPH)에 인가되는 에너지가 최대 정격치를 초과하게 되면 발열체가 과열되어 손상될 가능성이 있습니다. 또한, 제품 특성의 저하와 발열체의 저항치가 비정상적으로 변동할 우려가 있습니다.

기판 온도

기판 온도는 서멀 프린트 헤드 (TPH)에 실장되어 있는 서미스터의 검출 온도를 나타냅니다. TPH는 발열체가 발열하는 제품이므로, 제품의 사용에 따라 기판 온도가 상승하게 됩니다. 사용 조건이나 방열판 등에 의한 방열 특성을 설정함으로써, 기판 온도가 최대 정격치를 초과하지 않도록 조정해야 합니다. 기판 온도가 최대 정격치를 초과하게 되면 실장되어 있는 드라이버 IC 등이 오동작을 일으켜 제품이 손상될 가능성이 있습니다.

로직 전원전압, 로직 입력전압

로직 전원전압은 TPH에 실장되어 있는 드라이버 IC를 구동시키기 위한 전원전압이며, 로직 입력전압은 드라이버 IC에 입력되는 신호의 전압을 나타냅니다. 로직의 전원전압에 따라 로직 신호의 입력전압이 규정치 범위 내에 포함되도록 설계해야 합니다. 입력 신호가 규정치를 초과하게 되면 드라이버 IC가 정상적으로 동작하지 않아, 제품이 오동작을 일으키거나 손상될 가능성이 있습니다.

표준 인쇄 조건

서멀 프린트 헤드 (TPH) 제품 사용 시 권장하는 표준 인쇄 조건입니다. 제품에 따라 표준 인쇄 조건은 달라집니다. 프린터 설계 시에는 표준 인쇄 조건을 참고하여 사용 조건을 설정해야 합니다. 상정하는 프린터 용도에서 충분한 특성이 얻어지지 않는 경우에는 TPH 기종의 선정이나 설정치가 부적절한 것이 원인일 가능성이 있습니다.

표준 인쇄 조건으로서 전기적 조건, 기계적 조건, 감열지에 대해 예를 들어 설명하겠습니다.

(1) 전기적 조건

로옴의 사양서에 기재되어 있는 조건을 예로 들어 표준 인쇄 조건인 전기적 조건에 대해 설명하겠습니다.

(헤드 주위 온도 25℃일 때)

소비전력 (P_o)

소비전력이란 서멀 프린트 헤드 (TPH)의 발열체에서 소비되는 전력입니다.
제품의 중앙치 (설계 목표치)로 제조된 제품에 대한 소비전력치를 산출하여 제시합니다.

공급 전압 (V_H)

공급 전압이란 TPH의 발열체 회로에 인가하는 전압입니다. 발열체에 인가되는 에너지는 인쇄 조건에 따라 변동합니다.

인쇄 주기 (S.L.T.)

인쇄 주기란 Scanning Line Time의 이니셜을 조합한 명칭으로, 주주사 (主走査 / horizontal scanning) 방향의 발열체를 구동하는 주기를 나타냅니다. 스트로브를 순차적으로 구동시켜 1라인의 인쇄를 모두 완료시키는 주기로서 정의되어 있습니다.

소비 에너지

사양서에 기재되어 있는 인가 에너지는 발열체에서의 소비 에너지가 됩니다. 인가 에너지란 발열체를 발열시키는 전력과 전력을 부하시키는 시간 (기록 펄스 폭)을 곱한 값으로 나타냅니다. 서멀 프린트 헤드 (TPH) 전체에 공급하는 에너지의 총량은 상기 에너지와 더불어 구동 회로 및 배선에서 소비되는 에너지를 합한 값으로 고려해야 합니다. 소비 에너지는 동일한 TPH라도 인쇄 조건에 따라 변동됩니다.

기록 펄스 폭이란 발열체를 구동하는 통전 시간을 나타냅니다. 이 시간은 일반적으로 스트로브 신호를 통해 설정됩니다. 또한, 열 이력 제어 내장형 서멀 프린트 헤드는 스타트 신호를 통해 설정됩니다.

환경 온도에 따라 표준이 되는 기록 펄스 폭은 변동됩니다. 발색 기록에 필요한 열량이 환경 온도에 따라 변동하기 때문입니다. 또한, 제품의 연속 사용으로 인해 기판 온도가 변동하게 되므로, 기판 온도에 따라 기록 펄스 폭을 설정해야 합니다. 환경 온도에 따라 기록 펄스 폭을 설정함으로써 안정적인 인쇄 품질을 기대할 수 있습니다.

사용하는 감열지 (인쇄 매체)에 따라 기록 펄스 폭을 최적화해야 합니다. 감열지의 보존 특성이나 상태에 따라 발색 감도가 달라집니다. 발색 감도에 따라 기록 펄스 폭을 설정함으로써 안정적인 인쇄 품질을 기대할 수 있습니다. 적정 인쇄 품질의 설정이 어려운 경우에는 인쇄 주기 등의 조건을 검토해야 합니다.

소비전류 (I_o)

소비전류란 인쇄 동작 시 흐르는 순간 최대 전류로, 인쇄 조건에 따라 변동합니다. 안정적인 인쇄 품질을 확보하기 위해 필요한 전원을 확보해야 합니다. 소비전류의 실효치는 서멀 프린트 헤드 (TPH)의 전류 용량을 초과하지 않도록 해야 합니다. 실효 전류치는 사용 조건의 통전 시간과 기록 주기를 통해 산출할 수 있습니다. 단, 케이블의 전류 용량은 포함되어 있지 않기 때문에 사용할 부재료에 대해서도 확인이 필요합니다.

분할수

분할수란 동시에 인가되는 도트수를 1라인의 발열체수로 나눈 값입니다. 1라인의 발열체를 여러 번 통전할 때 분할의 정도를 나타냅니다.

동시 인가 도트수는 인쇄 품질을 얻기 위한 값으로, 동시 인가 도트수가 많아지면 인쇄 농도의 편차가 커지는 경우가 있습니다.

(2) 기계적 조건

로옴의 사양서에 기재되어 있는 조건을 예로 들어 표준 인쇄 조건으로서의 기계적 조건에 대해 설명하겠습니다.

(헤드 주위 온도 25℃일 때)

Platen 압압 (押圧 / pressing force)

Platen 압압이란 Platen 롤러를 서멀 프린트 헤드 (TPH)의 발열체부로 누르는 압력입니다. Platen 및 TPH 사이에 감열지 또는 열전사 리본 등의 열 반응 재료를 배치합니다. Platen 압압의 권장치는 제품 사양에 따라 달라지지만, 인쇄 폭 전체에 대해 하중이 인가되도록 해야 합니다. 주주사 방향에 대해 균일하게 하중을 인가하는 것을 권장합니다.

프린터의 용도에 따라 최적의 인쇄 품질이 얻어지도록 조정해야 합니다. 로옴 제품의 특성은 표준 인쇄 조건의 설정치 내에서 확인합니다.

Platen 경도

Platen 경도란 Platen 롤러의 고무 재료의 경도로, 수치가 높을수록 단단한 것을 뜻합니다. 경도에 따라 발열체부에 대한 국소적인 응력이 변동하게 되며, Platen과의 응력 부하 면적이 변동하게 됩니다. 사용하는 인쇄 매체에 따라 선정해야 합니다.

Platen 직경

Platen 직경이란 Platen 롤러의 직경 사이즈로, 제품 사양에 따라 달라집니다.
Platen 롤러의 최대 직경은 기재되어 있는 직경치를 만족해야 합니다. Platen 직경의 최대치를 초과하면 드라이버 IC 보호 수지 등에 접촉될 가능성이 있으므로, 인쇄 품질에 대한 영향이나 제품에 고장이 발생할 가능성이 있습니다.

부주사 (副走査 / vertical scanning) 방향 이송 Pitch

부주사 방향 이송 Pitch란 감열지 또는 열 전사 리본 등의 이송 방향으로의 이송 Pitch입니다. 일반적으로는 TPH의 주주사 방향의 발열체 해상도와 동일한 수치가 부주사 방향의 이송 Pitch가 됩니다. 일부 제품에서는 발열체를 1도트 사이즈보다 작게 형성하도록 열 집중 구조를 설정함으로써 발색의 효율을 향상시킨 제품도 있습니다.

(3) 감열지

로옴의 사양서에서는 표준 인쇄 조건의 감열지로서 하기를 권장하고 있습니다.

OJI PAPER PD150R 또는 동등품

서멀 프린트 헤드 (TPH) 제품이 사용되는 프린터 용도를 고려하여 표준적인 감열지를 설정하였습니다. 권장 용지 이외의 제품을 사용하는 경우에는 적정 인쇄 품질이 얻어지도록 인쇄 조건을 조정해야 합니다. 또한, 프린터의 설정 조건에 따라서도 TPH 제품 특성에 영향을 미칠 가능성이 있습니다. 제품 특성을 만족하는지를 포함하여 충분히 평가해야 합니다.

서멀 프린터 시장에는 다양한 감열지 등의 인쇄 매체가 유통되고 있으므로, 인쇄 매체의 특성에 따른 인쇄 조건의 설정, 인쇄 조건이 제품에 미치는 영향을 고려해야 합니다.