热升华打印机技术原理及其应用特点

  转移热敏成像技术的成像材料

1、热转移成像材料

通常，热转移成像材料由支持体耐热性光滑层、染料转移层组成。

色带的支持体必须具有耐热性好、强度高、价格便宜等特点。从这几方面考虑，PET薄膜是最好的材料，其厚度通常在3.0～9.0μm之间，但是从提高导热性、解像能力和减小体各和重量方面考虑，要尽量使用比较薄的材料。作为记录介质的支持体，通常用纸基。

耐热性光滑层主要功能是减小摩擦力，使热头在其表面毫无阻碍地来回运动，不受损坏。所以它必须具有耐热性、光滑性、对热头不磨损、不带电、对染料转移层无不良影响等特性。它的主要成份是耐热性很高的合成树脂和各种润滑性物质。根据需要可以使用热固性的交联型聚合物，以便提高物理强度和耐热性。

由于转移机理不同，熔融型染料转移层主要由无机或有机颜料和粘合剂树脂一起混炼而成。在热转移时，受热部分全部转移。作为粘合剂主要是蜡类物质和少量低软化点的合成树脂。根据用途不同，为了提高影像的耐热性、耐摩擦性和耐化学药品性，可以减少蜡的用量，较多地使用各种合成树脂。

热转移成像材料有单层结构和双层结构之分，单层结构如图4，由颜料、填充料、蜡或树脂以及支持体组成。其中，填充料如Al2O3微粒的作用是提高热敏涂层的热传导速度，使其周围的连接料、蜡尽快融化并加速连接料和呈色剂的转移。

双层结构如图5，由蜡层、染料层以及支持体组成，染料在热源的作用下扩散进入熔融状态的蜡涂层，蜡涂层转移到接受介质上形成印迹。通过改变热源的热能可以控制进入蜡涂层的染料分子数量，即控制最终形成的影像的密度，影像密度与打印信号的脉冲宽度之间存在良好的线性关系。 #p#副标题#e#

2、热升华成像材料

热升华转移最后形成的影像效果如何，除了与打印机有关外，更重要的是与成像材料有直接的关系，即完成影像形成的染料给予体和染料接受体是热升华成像的关键。

①染料给予体

染料给予体的基本结构如图6所示，通常包括很薄的片基，在片基上正。反两面都有涂层，片基正面涂上染料层，它包括打印染料和聚合型黏合剂，在染料层与片基之间还有一辅助层或叫底层，片基的背面涂布滑动层，目的是提供润滑表面，以防止热打印头经过而划伤。

作为染料给予体的支持体片基，不仅要求平整度要好，而且要能适应温度的急骤变化，因为在打印中要使染料产生升华转移，根据记录数据要求，温度的急骤变化是很频繁的。能满足这样条件的支持体有：聚酯类，一般厚度为2μm～30μm。

在片基背面涂布滑动层是为了保护，防止黏附打印头，滑动层通常要求要尽可能薄且均匀，以免影响转移热量的程度；对感热头没有影响，不要污染感热头；不对染料层产生不良影响，通常含有交联型树脂和润滑材料构成。

染料层可以含有单色染料或者是含有不同彩色染料的连续的重复区域，如青、品红、黄和黑等、当染料给予体使用含有两种或多种主要彩色染料时，就可以得到彩色影像。

一般地说，染料层中含有升华染料、黏合剂等，其中，升华性染料的一般要求是升华性高，室温保存稳定性好；耐热性良好，在加热头加热的条件下，不产生热分解；色再现性好；分子吸光系数高；耐光、耐湿、耐药品性好；对水粘合树脂的溶解性或微粒分散性高等。

②染料接受体

染料接受体的基本结构如图6所示，是在支持片基上先涂布底层，最上面涂布染料接受层。一般要求支持体具有耐热性、匀质性、表面平滑且有一定的柔性，厚度一般在100～200μm，片基可以是透明的胶片或各种塑料薄膜，如聚烯烃等。

染料接受层就是为了接受由染料给予体加热传输过来的染料。染料接受层中一般有可吸收性树脂，如聚酯等，为了提高转移影像的清晰度，改善接受层的白度，提高保护转移影像的再转移，给接受表面赋予再写稳定性，在接受层中还可以加人白色颜料，这种颜料一般为氧化钛。为了更好地提高转移影像的防光性，还可以加入UV吸收剂、光稳定剂、防氧化剂等，为了改善释放性能，染料接受层还可以加入释放剂，作为释放剂一般有固体蜡等。

在片基和接受层之间还可以有一层或多层中间层，中间层随材料不同起不同的作用，可以起缓冲作用，疏松染料防扩散作用，也可兼而满足两种或多种作用，也可作附着层，如染料防扩散层是防止染料向片基扩散，用于这些层的黏合剂，可以是水溶的，也可以是油溶的，但常用是水溶的，特别是明胶。 #p#副标题#e#

3、热转移成像与热升华成像材料结构特点

升华型成像材料是受热部位的升华性染料以单分子形态转移，作为分散相的成膜性树脂和其它组分并不随染料分子转移；而热转移成像材料则是受热部位所有组分都转移，因此升华型成像材料的涂层结构和生产工艺要比热转移成像材料复杂得多，升华型热转移成像材料通常被设计成多涂层结构。其中，至少有两个涂层中含有升华性染料，即至少有一个染料供给层?以下称为下层?和一个染料扩散层?以下称为上层，而且，要使下层释放染料的能力大于上层。也就是说，如果单独将下层和上层分别涂到同样的支持体上，并且，分别将它们与同样的受像纸复合，并用供给能量相同的热头或激光加热进行热转移时，转移到受像纸上的染料的光学密度应该是下层大于上层，这样就可以保证在多次热转移印刷中，各次印刷所得到染料密度均匀不下降。

4、热升华打印的特点

1)具有高质量的图像、相片输出功能

由于热升华打印机每种颜色的浓淡是由打印头的温度控制的，而且每一个打印色彩点都可呈现出256色阶浓度的变化，颜料又是通过升华过程气相施加到纸张上的，三种基色相互融合可以形成连续的色阶，再者，由于彩色热升华打印机并不存在墨滴扩散的问题，其实际分辨率达到了非常理想的境界，300dpi的热升华打印相当于4800×4800dpi的彩色喷墨打印的效果。因此，就打印效果而言，使用热升华打印出的图像可以如喷雾般细腻，润滑，打印出的图像的色彩逼真度和还原性与喷墨打印机，彩色激光打印机相比更胜一筹。

2)长久保存不退色

使用热升华打印机输出图像时，打印机会为图像上一层保护膜，这种功能可谓是热升华打印机独有的功能，给图像上膜之后，照片不但具有了防水、抗氧化的特性，在保存方面比传统的喷墨打印机输出的照片要长久得多，具有长久保存不退色的特点，而且其整体的色彩感觉将会更加的明亮鲜艳。

3)打印速度慢

由于热升华打印机是三原色循环打印的，每打印一种颜色，纸张就要在打印通道中走一个来回，因此完成一个打印任务需要走三遍纸。因此，热升华打印机的效率与喷墨相比要慢很多，传统彩色喷墨的速度几乎快过热升华打印机的三倍，而且热升华打印机不能通过降低打印分辨率的方法来提升打印速度，这就使得热升华打印机不适合经常需要连续打印的用途，阻碍它不能在商业领域取得更大的发展。

4)不适合文本打印

由于热升华打印机在打印文本时，是将包括黑色的四种颜色的固体颜料混合在一起进行打印的，因此其黑色的纯度很低，根本无法与喷墨相比，因此它不适合作为文本打印的用途。

5)打印幅面较窄

目前，大多数普通热升华打印机都只具有4×6英寸的输出能力，刚好是普通照片的大小，与喷墨的A4甚至A3幅面相比，热升华打印机还是有很大的差距，而稍大幅面的热升华打印机，不但机器本身价格昂贵，而且耗材价格也非常贵，不适合大众用户选用。

6)使用环境要求很高

热升华打印机对灰尘很敏感，如果有灰尘进入打印头或者色带，打印质量很可能会产生严重的影响，例如形成一条很长的白色细线，造成整张照片报废。此外，热升华打印机对工作的温度要求也很高，如果长时间连续工作，可能会由于散热不良而影响色彩的准确度。