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最大使用条件

定义

热敏打印头寿命的一个定义是脉冲寿命。京瓷试图引导打印机制造商达到1亿个脉冲的脉冲寿命。脉冲寿命与最高加热元件温度有关。高温会缩短热敏打印头的寿命,而增大脉冲宽度功率将会提高加热元件的峰值温度。连续脉冲之间的冷却时间量可以降低加热元件的峰值温度,因此打印机的速度(周期时间)也决定着脉冲寿命。本网页上的图显示:对于不同的打印机速度来说,建议的最高功率与其脉冲宽度有关。

功率被标准化为功率密度,以便使这些图适合于不同加热元件尺寸的打印头。最高功率密度对于200 dpi或300 dpi打印头中使用的小范围的加热元件面积尺寸是有效的。将一个200 dpi的加热元件尺寸面积代入两个图表中,很快就可以看到功率密度标准化对于200 dpi和300 dpi之间的大加热元件面积是无效的。类似地,不同的图也适用于其他的点密度。有关打印头规格中给出的最大能量额定值代表了其中一个图表上的一个点。可以谨慎地使用这些图表来确定其他可以接受的运行点。这些图表只对京瓷当前最流行的加热元件材料有效,如用于传真、POS、条形码等的加热元件材料。对于一些超平电阻打印头中的加热元件材料,以及某些老的打印头型号中的加热元件材料,需要采用其他的图表。对于细薄涂釉层打印头或边缘式打印头,也需要其他的图表。

这些最大运行条件图表(MOCC)是通过实际测试加热元件来确定的,即逐步提高其功率水平直至其损坏。由探头直接将电压施加在加热元件上,因而驱动器IC损失和限制不会影响观察到的最大功率。然后适用一个安全系数,即可以安全运行打印头的最大功率密度。安全系数假设打印头与介质有着良好的接触。如果无法防止在空气中运行,则最大功率应当被限制在图表中所示数值的80%。

200dpi打印头的mocc

为了延长打印头的寿命,在25℃以上每超过一摄氏度应当将打印能量降低1%(温度采用热阱热敏电阻器测量)。为了在多数介质上实现一致的打印质量,打印能量还应当进一步降低,这对于打印头的寿命是更好的。在25℃的冷侧,每比25℃低一度,京瓷最多允许增大1%的打印能量,直至0℃的环境运行温度极限。冷环境运行比热环境更棘手。在冷环境温度下采用一个具有良好控制的外部打印头加热元件可以提高打印质量和打印头的脉冲寿命。

300dpi打印头的mocc

 
打印头平均电阻差异的补偿

每个打印头的平均电阻(RAV)是打印头上所有加热元件的电阻的算术平均值,一般会印在打印头的标签上。打印头的实际平均电阻与该型号打印头的额定平均电阻存在着很大的差异。在固定的加热元件电压下,平均功率与电阻有着相同的变化范围,因为P=V2/RAV。如果所有的打印头使用相同的脉冲宽度(TON),则打印能量也会在相同的范围内变化,因为能量= RAV x TON。这种未补偿的打印能量差异将会引起打印图像质量的明显变化,并在较低的平均电阻范围处严重影响打印头的寿命。

补偿打印头电阻差异最简单的方法是采用可变电压电源,并在打印头装置处调节电压(VH),使打印功率保持恒定。这一打印功率(用功率密度表示)将是MOCC上的一条水平线,最大脉冲宽度可以很容易地从MOCC上读取。

更典型的做法是,打印机采用固定电压电源,因而打印功率在MOCC上形成一个范围。下例为KPA-80-8MPA1打印

头。其加热元件面积为0.11mm x 0.132mm = 0.01452mm²;规定的平均电阻为660 ohm +/- 15%;典型的工作
电压(VH)为24V;驱动器IC内的电压损失(VL)规定为0.9V,为简单起见,总是规定为一个常数,因为它与VH
相比是很小的。在加热元件中产生热量的净功率 (VH-VL)²/RAV是由加热元件(VH-VL)上的压降确定的,与MOCC数

据生成时所控制的参数相同。下表显示了最小、中间和高RAV值等三个功率密度水平的计算。

    高功率 中功率 低功率
额定R AV 额定   660  
+ / - 15% 额定 RAV 额定 561 660 759
压降 = (VH-VL) 伏特 23.1 23.1 23.1
功率 = (VH-VL)² / RAV W/dot 0.951 0.808 0.703
加热元件面积 mm² 0.01452 0.01452 0.01452
功率密度 W/mm² 65.5 55.6 48.4

此打印头的分办率为每毫米8个点,即每英寸打印头200个点。下面的MOCC与上面显示的200 dpi MOCC相同,上面用水平红色网线画出了三个功率密度水平。

200dpi打印头的mocc,带标记

打印头规格显示在每点施加功率0.841w的情况下的脉冲宽度为0.26ms,驱动器IC中的功率损失为0.032w/点。因此净功率=(0.841-0.032) = 0.809 w/点,功率密度= 0.809 / 0.0145 = 55.7 w/mm2。此点落在1.0ms的周期时间线内,确认MOCC和规格符合这一单点。

如果打印头设计没有将脉冲宽度作为平均电阻的一个函数来调节,那么一个周期时间的单脉冲宽度是由该周期时间线与最大功率水平线的交叉点确定的。最小可用的打印能量是由单脉冲宽度乘以最小功率水平所得的积给出的。

例如,京瓷通常假设使典型的标签介质变黑所需的能量密度是24 mJ/mm2。MOCC上标有紫色菱形的虚线即显示了这一恒定的值。在所有功率水平下使此介质变黑所需的脉冲宽度由介质线与最小功率水平线的交叉点给出,在此例中是0.5ms。怎样使这一未经调节的打印机保持尽快的运行并达到较长的打印头寿命呢?在最高功率下能够允许0.5ms脉冲宽度的周期时间采用蓝线(标有“X”)表示,TCY=5.0ms,约为1 ips。在当今竞争激烈的条形码打印机市场中,这是不可接受的。

注意:恒定所需介质能量线的斜率比所有周期时间线都要陡。如果打印机设计将脉冲宽度作为平均电阻的一个函数来调节,以给出24mJ/mm2的恒定打印能量,则打印速度由周期时间线与24mJ/mm2处的最大能量线的交叉点来决定。这一未知的周期时间介于2.0与5.0 ms之间,可能是2.8ms。用于计算打印速度(ips)的公式是ips =(1000) /(TCY * lpi)。此例中的打印行密度是每毫米8行或203 lpi,因而打印速度=1.76 ips,提高了76%!打印图像的质量很可能也得到了提高,因为如果不进行调节的话,在较高功率水平处的打印能量将会过大。

 
历史控制的依据

多数的MOCC具有一条1.0ms周期时间线,它给出了一个加热元件在每个打印行上启动时的最大脉冲宽度。如果一个点是隔行打印的,则加热元件将每2.0ms启动一次。对于2.0ms的周期时间,可允许较长的脉冲宽度。类似地,如果一个加热元件在前两行中没有启动,那么它的有效周期时间将由3.0 ms周期时间线给出。历史控制的目的是为了提高打印速度,同时在加热元件冷态情况下还要允许使用较长的脉冲宽度。

继续看前面的例子,2.8ms周期时间所对应的最大脉冲宽度足以使介质变黑。通过采用一定水平的历史控制,打印机可以提高一倍的速度,即1.4ms。1.4ms的周期时间线采用虚线绘制,标有黄色三角形,它显示了连续启动加热元件的脉冲宽度。这里采用了一个假设:当加热元件在较小的脉冲宽度下启动时,由前一个被启动的点上保存了足够的热量来使介质变黑。通常就是这种情况,因为在热敏打印机开发的历史上,所保存的过多的热量通常就是限制打印速度的原因。


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