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サーマル方式の仕組み

サーマル方式とは

サーマル方式には、インクリボンを使用しないで感熱紙を自己発色させるダイレクトサーマルタイプと、インクリボンを使用する熱転写タイプとがあります。

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ダイレクトサーマル方式

ロイコ染料と顕色剤を混合した、感熱紙の表面コート層をサーマルヘッドの熱により自己発色させる方法です。

ダイレクトサーマルプリンタの最大の特徴は、感熱紙を使用するためインクリボンやトナーを必要としないこと、これによりレジや計量器などに組み込むことができるサイズにまで小型・軽量化が可能なことにあります。食品などに貼付される計量ラベルや衣料などの値札ラベルの印字、そのほかさまざまな作業現場でのラベルの即時発行といった用途に用いられています。

かつては耐擦過性や保存性などが比較的悪いことから、短期間の使用を主な用途とする印字物に用いられてきましたが、こうした性能の改善により物流用途や工業用途で幅広く浸透してきています。特に近年では、日本電子機械工業会で使用されているEIAJラベルなどのように、各業界内で着実に進みつつあるEDI導入とラベルの規格化に伴う用途が拡大しています。

ダイレクトサーマル方式

ダイレクトサーマル方式
  1. 1.サーマルヘッドを加熱しコート層に熱をかける。
  2. 2.熱により、サーマルコートが発色し印字される。

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熱転写方式

熱転写タイプのプリンタは、溶融型と昇華型に分かれます。

プリンタ本体を小型・軽量に、そして低価格でつくることができる利点から、かつてはパーソナルプリンタの主流であった溶融型熱転写プリンタは、現在ワープロ専用機やFAXだけでなく、パーソナルユース以外の分野でも幅広く用いられています。工業用途、物流用途などで、特にダイレクトサーマル方式では対応できない耐擦過性、耐候性などの各種耐久性を要する管理用ラベルの印字には、この溶融型熱転写プリンタが今や不可欠といえます。また、2色カラーやマルチカラーで高品質印字を実現した機種も販売されており、日付やロットナンバーだけでなく、これまで印刷によって表現されていた微細文字や会社のロゴなど、銘板ラベルに必要な情報のすべてをオンデマンドで印字するといったことも可能になってきています。

今後もプリンタのカラー化、高精細化とともに、UL/CUL規格認定の高品質ラベルサプライ、抜き加工機、ラベリングマシンなどとの併用により、その役割は一層大きくなっていくものと思われます。

一方、インクの昇華の度合いによってドット単位で微妙に色を変化させることができ、写真に迫る出力品質が得られる昇華型熱転写プリンタは、全体的に比較的高価で、特に医療用などの専門用途で多く利用されています。

溶融型熱転写方式

溶融型熱転写方式
  1. 1.加熱体であるサーマルヘッドの熱により、溶融するインクを塗布したインクリボンを加熱し、サプライにインクを転写する。
  2. 2.インクが冷えて再固化することにより、サプライに定着する。

ヘッドの方式

現在、溶融型熱転写方式のヘッドには大きく分けて2種類あり、それぞれの方式に合ったインクリボンを選定することが必要となります。

  • フラッドヘッド(冷時剥離方式)

    ヘッド下で熱をインクリボンに伝え、インクが軟化・溶融してから、インクが自然冷却してインクリボンのベースから剥離されるまでの距離を長く設定してある方式です。従来、多くのプリンタメーカーがこの方式を採用しています。

  • エッジヘッド(熱時剥離方式)

    ヘッドの端部に発熱体があり、インクが軟化・溶融するとすぐに、インクリボンのベースから剥離される方式で、より高品位の画像印字が可能になります。インクリボンのベースからインクが剥離するタイミングがフラットヘッドタイプとは異なるため、エッジヘッド用のインクリボンを選定する必要があります。

インクリボンの種類

一般にインクリボンは、耐熱・滑性層(0.1~2µm)をコーティングしたベースフィルム(2.5~12µm)とインク層(1~10µm)で構成されています。サプライの種類や用途、またはヘッド方式に合った適切なリボンを選定することが重要です。インク層のバインダー成分の組成面から分類すると、3種類のインクリボンがあります。

  • ワックス系

    バインダー主成分にワックスを50~90%含有しています。ワックス特有の溶融特性を利用することにより、良好なインク転写性を示すことから、主に紙ラベルへの印字に用いられます。しかし、耐熱性、耐擦過性などの耐性に乏しく、長期間の画像保存には適応しません。

  • ワックスレジン(セミレジン)系

    バインダーの主成分にワックス(30~70%)と熱可塑性樹脂の両方を含有しています。インク層を多層構造にすることにより、ワックスの印字転写性の良さと樹脂の優れた耐性を両立したものです。ワックス系に比べ耐擦過性に優れ、情報の信頼性を上げることが可能で、紙ラベルや合成紙ラベルの印字に多く用いられています。物流管理ラベルなどに最適です。

  • レジン系

    バインダーの主成分に樹脂を用いており、耐熱性、耐擦過性、耐薬品性などに優れており、長期間の画像保存が可能で、主にフィルムラベルに用いられます。FAラベル、銘板用ラベル、コーションラベルなどに最適です。

昇華型熱転写方式

昇華型熱転写方式
  1. 1.サーマルヘッドの熱により、昇華(固体が液体の状態を経ずに気体になること)特性を持ったインクを塗布したインクリボンを加熱し、インクを昇華させる。
  2. 2.昇華したインクがサプライに定着する。

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