サーマルプリンターとは？【印字方式の基礎知識】

このページではサーマルプリンターについて印字方式の仕組みや特徴、ホットプリンターとの違いなどをまとめました。

サーマルプリンターとは

サーマルプリンターとは、感熱性インクを備えたサーマルリボンや感熱紙を印字媒体として、デジタル制御されたプリントヘッドを使って日付や文字などを捺印・転写するプリンターです。

サーマルプリンターはサーマルリボンを変更することで様々な媒体へ日付やバーコードを印字できるだけでなく、印字する内容やデザインについてはデジタル制御によって調整できるため、印字内容を変更する際に活字を交換するといった作業を必要としません。そのためサーマルプリンターは広く様々な業界で用いられており、包装フィルムへ消費期限や賞味期限を印字したり、商品管理ラベルへロット番号を印字したりと、産業分野でも普及していることが特徴です。

また、サーマルプリンターは日常の身近なところでも色々と利用されており、例えば感熱紙でレシートやチケットが印字されるレジや発券機などにもサーマルプリンターが内蔵されています。

なお、同じく熱を使って印字するプリンターとしてホットプリンターといったものも存在します。

産業用サーマルプリンターについて

産業用サーマルプリンターは大きく「熱転写式」と「感熱式」に区別され、さらに熱転写式は「熱溶融型」と「昇華型」といった種類に分類されることが特徴です。

それぞれのサーマルプリンターは用途や特徴が異なっており、産業用サーマルプリンターとしても環境や目的に応じて各タイプが使い分けられています。

そのため産業用サーマルプリンターを導入する場合は、まず個々の特徴と、業務用プリンターを必要な理由を明確化しなければなりません。

サーマルプリンターの原理について

熱溶融型サーマルプリンター

熱溶融型サーマルプリンターは、感熱性インクが塗布されたサーマルリボンを印字媒体としており、サーマルリボンを転写対象へ接着させた上で、発熱素子を備えたプリンタヘッドを加熱させ、プリンタヘッドをサーマルリボンへ触れさせることでインクを熱剥離させて対象物へ印字するという仕組みです。

サーマルプリンターのプリンタヘッドの発熱素子は、デジタル制御によって必要な部分だけが加熱されるようになっており、コンピュータなどでデザインした内容を転送して目的の文字や数字、デザインを転写できることが強みです。

熱溶融型サーマルプリンターはラベル素材やサーマルリボンを変更することで様々な印字が可能となり、例えば食品製造ラインへ組み込まれて製品に賞味期限を印字したり、工業製品の管理番号やロット番号を印字したりと広く採用されています。

昇華型サーマルプリンター

昇華型サーマルプリンターも基本原理は熱溶融型サーマルプリンターと同じですが、使用されるサーマルリボンのインクが昇華特性を備えているという点に特徴があります。

昇華とは、物質が固体から液体を経ずに気体へ変化することであり、昇華型サーマルプリンターでは加熱されたインクが気化し、専用紙へ付着・印字されるという仕組みです。

感熱式方式

感熱方式のサーマルプリンターではサーマルリボンを使用せず、熱によって変色する性質を備えた感熱紙を使って印字するタイプのプリンターです。

加熱したプリントヘッドによって、直接に感熱紙を加熱することで熱反応を引き起こし、その部分の色を変えて文字などを印字します。例えば感熱紙を使用したレシート印字などが代表的でしょう。

サーマルプリンターで使われるサーマルリボン（インクリボン）について

熱転写式のサーマルプリンターにおいて使用されるサーマルリボン（インクリボン）は、使用するラベルなどの種類や特性、また印字された製品の保管状況や使用環境といった様々な条件を考慮した上で、適切なものを選択しなければなりません。なお、サーマルリボンやインクリボンは基本的に同じものを指しており、メーカーなどによって呼び名がそれぞれ使い分けられています。

そのほか、サーマルプリンターで使用されるサーマルリボンやインクリボンは、ホットプリンターで使用されるプリンタテープやインクリボンよりも種類が多いことも特徴です。

サーマルリボン・インクリボンの構造

熱転写式サーマルプリンターのインクリボンは、大きく分けて「耐熱性のある基材」と「感熱性インク」の2層構造となっており、商品の種類やメーカーによってさらに細かな特徴を備えていることもあります。

基材部分は加熱されたプリンタヘッドの発熱素子が接触する部分であり、熱によって変性したり、摩擦によって剥離したりしない耐久性が求められます。

一方、インクは目的に合わせて適切な融解温度や耐久性・耐候性・視認性を備えている必要があり、ワックス系の素材や樹脂系の素材、または複数の素材を合成させたハイブリッドタイプといったもので構成されることも特徴です。

サーマルプリンターで使われる包装フィルムについて

サーマルプリンターは幅広い用途や業界で業務用プリンターとして活用されており、例えば日付などを印字する対象物として包装フィルムといった素材や製品が選ばれることも少なくありません。

一例として食品業界で使用される食品包装フィルムや製品パッケージを考えた場合、大きく以下の2種類へ区別できることもポイントです。

• 単体フィルム・商品パッケージ
• ラミネートフィルム

例えば単体フィルムの場合、それだけで食品を包んで包装することが可能であり、簡易的な使用に適しています。一方のラミネートフィルムは丈夫な包装を叶えられる反面、仕上げとして加熱処理といった工程が必要です。

環境と条件に合わせたフィルム選定

食品がどのような環境で保管されたり使用されたりするかによって必然的にフィルムの条件も異なります。

例えば冷凍食品のパッケージであれば耐衝撃性や耐低温性・耐冷凍性を備えていなければならず、突起のある素材を包装するものであれば高強度で穴の開きにくいものが必要です。

また防水性のあるフィルムを選択する場合、当然ながらインクが剥離しないようインクとの相性も考慮しなければなりません。

その他、環境に配慮したバイオマス素材のフィルムも注目されています。

サーマルプリンターの課題・苦手とする箇所は？

熱転写式の業務用プリンターとして有用なサーマルプリンターですが、ホットプリンターと比べるとイニシャルコストが高くなるでしょう。またデジタル機器であるため、パソコンなどの操作に関しても知識や経験が必要です。