JP2005186345A - Thermal head and thermal printer using this thermal head - Google Patents
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Description
本発明は発熱素子の発する熱を利用して記録動作を行うサーマルヘッド及びそれを用いたサーマルプリンタに関するものである。 The present invention relates to a thermal head that performs a recording operation using heat generated by a heating element, and a thermal printer using the same.
従来よりワードプロセッサ等のプリンタ機構としてサーマルヘッドが用いられている。かかる従来のサーマルヘッドは、例えば、図4に示すごとく、上面に複数個の発熱素子22及び回路導体23が形成された四角形状のヘッド基板21と、該ヘッド基板21の回路導体23に電気的に接続される複数個の配線導体を有したフレキシブル配線基板24(以下、FPCと略記する)と、ヘッド基板21とFPC24とを接着材27を介して上面で支持する支持部材30と、で構成される。
Conventionally, a thermal head has been used as a printer mechanism such as a word processor. For example, as shown in FIG. 4, such a conventional thermal head is electrically connected to a
FPC24は、外部からの電源電力等をヘッド基板21上の発熱素子22等に供給するためのものであり、このようなFPC24を介してヘッド基板21上の発熱素子22に電源電力が供給されると、発熱素子22がジュール発熱を起こし、記録媒体に所定の印画を形成するようになっている。
The FPC 24 is for supplying power from the outside to the
尚、ヘッド基板21とFPC24との電気的接続は、FPC24の一端をヘッド基板21の上面の1つの辺の端部に沿って重畳させた上、この重畳部で配線導体とヘッド基板21上の回路導体23とを半田を介して接合させることによって行なわれる。
The electrical connection between the
ところで、このFPC24の他端側には、プリンタ内の電気回路とFPC24とを接続させておくことで外部からの電力や電気信号をヘッド基板21上に供給可能とするためのコネクタ部材26が取着されている。
Incidentally, a
かかるコネクタ部材26は、金属製のコネクタピンをハウジングで支持した構造を有しており、該ハウジング内に外部接続部材を挿着させることで、FPC24とプリンタ内の電気回路とが電気的に接続される。このコネクタ部材26に挿着される外部接続部材は、サーマルヘッドの取替え時等には、コネクタ部材のハウジング内から抜き取られることがある。この際、FPC24には大きな外力が印加される。
しかしながら、上述した従来のサーマルヘッドにおいては、FPC24の大部分が支持部材30に対して接着されていることから、コネクタ部材26から外部接続部材を引抜いた際にFPC24に印加される外力のほとんどがFPC24とヘッド基板21との接続部まで伝わるため、FPC24とヘッド基板21との接続信頼性の向上を図ることが困難であるという課題があった。
However, since most of the FPC 24 is bonded to the
このような課題はFPC24と支持部材30との接着面積を小さくしてサーマルヘッドの小型化を図ろうとする場合、特に発生しやすい。
Such a problem is particularly likely to occur when an attempt is made to reduce the size of the thermal head by reducing the bonding area between the FPC 24 and the
本発明は上記課題に鑑み案出されたものであり、その目的はFPCとヘッド基板との電気的接続の信頼を高く維持することが可能な高性能のサーマルヘッド、並びにサーマルプリンタを提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above problems, and an object thereof is to provide a high-performance thermal head and a thermal printer capable of maintaining high reliability of electrical connection between an FPC and a head substrate. It is in.
本発明のサーマルヘッドは、複数個の発熱素子及び回路導体を形成したヘッド基板と、前記回路導体に電気的に接続される配線導体を有したフレキシブル配線基板と、該フレキシブル配線基板を接着材を介して支持する支持部材と、を備え、前記ヘッド基板上の端部に沿って前記フレキシブル配線基板の一端側を重畳し、該重畳部で前記回路導体と前記配線導体とを導電材を介して接合して成るサーマルヘッドにおいて、前記重畳部の外側に位置する前記フレキシブル配線基板の一部をフレキシブル配線基板の主面に対して下方もしくは上方に突出するように湾曲させ、該湾曲部をフレキシブル配線基板に印加される外力を吸収するためのクッション部としたことを特徴とする。 The thermal head of the present invention includes a head substrate on which a plurality of heating elements and circuit conductors are formed, a flexible wiring substrate having wiring conductors electrically connected to the circuit conductors, and the flexible wiring substrate using an adhesive. A support member that supports the circuit board, and superimposes one end side of the flexible wiring board along an end portion on the head substrate, and the circuit conductor and the wiring conductor are passed through the conductive material at the overlapping portion. In the thermal head formed by bonding, a part of the flexible wiring board located outside the overlapping part is bent so as to protrude downward or upward with respect to the main surface of the flexible wiring board, and the bending part is flexible wiring. A cushion portion for absorbing an external force applied to the substrate is used.
また本発明のサーマルヘッドは、前記フレキシブル配線基板の他端側に、外部接続部材が挿入されるコネクタ部材を取着し、前記外部接続部材の挿入方向と前記クッション部の突出方向とを略直交させたことを特徴とする。 In the thermal head of the present invention, a connector member into which an external connection member is inserted is attached to the other end side of the flexible wiring board, and the insertion direction of the external connection member and the protruding direction of the cushion portion are substantially orthogonal to each other. It was made to be characterized.
更に本発明のサーマルヘッドは、前記フレキシブル配線基板のクッション部は、前記支持部材に対して接着されていないことを特徴とする。 Furthermore, the thermal head of the present invention is characterized in that the cushion portion of the flexible wiring board is not bonded to the support member.
そして本発明のサーマルプリンタは、上述のサーマルヘッドと、該サーマルヘッド上に記録媒体を搬送する搬送手段と、前記サーマルヘッドを駆動する駆動手段と、を備えたことを特徴とする。 A thermal printer according to the present invention includes the above-described thermal head, a transport unit that transports a recording medium onto the thermal head, and a drive unit that drives the thermal head.
本発明によれば、フレキシブル配線基板の一部をフレキシブル配線基板の主面に対して下方もしくは上方に突出するように湾曲させ、該湾曲部をフレキシブル配線基板に印加される外力を吸収するためのクッション部としたことから、フレキシブル配線基板に取着されたコネクタ部材から外部接続部材を引抜いた際、あるいはコネクタ部材に外部接続部材を挿入した際に、フレキシブル配線基板に大きな外力が加わったとしても、その力がクッション部によって良好に吸収され、フレキシブル配線基板とヘッド基板との接続部に伝わる衝撃を軽減することができる。従って、フレキシブル配線基板と支持部材との接着面積を小さくしてサーマルヘッドの小型化を図る場合であっても、フレキシブル配線基板とヘッド基板との接続信頼性を向上させることが可能となる。 According to the present invention, a part of the flexible wiring board is bent so as to protrude downward or upward with respect to the main surface of the flexible wiring board, and the bending portion absorbs an external force applied to the flexible wiring board. Even if a large external force is applied to the flexible wiring board when the external connection member is pulled out from the connector member attached to the flexible wiring board or when the external connection member is inserted into the connector member because it is a cushion part. The force is satisfactorily absorbed by the cushion portion, and the impact transmitted to the connection portion between the flexible wiring board and the head substrate can be reduced. Therefore, even when the bonding area between the flexible wiring board and the support member is reduced to reduce the size of the thermal head, the connection reliability between the flexible wiring board and the head substrate can be improved.
また本発明によれば、フレキシブル配線基板のクッション部が前記支持部材に対して接着されていないため、クッション部での外力の吸収力をより高めることができる。 Moreover, according to this invention, since the cushion part of a flexible wiring board is not adhere | attached with respect to the said supporting member, the absorption force of the external force in a cushion part can be raised more.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の一実施形態にかかるサーマルヘッドの断面図であり、同図に示すサーマルヘッドは大略的にヘッド基板1と、該ヘッド基板1に接続されるFPC4(フレキシブル配線基板)と、該FPC4に取着されるコネクタ部材6と、前記ヘッド基板1を支持する支持部材10とで構成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a thermal head according to an embodiment of the present invention. The thermal head shown in the figure is roughly a
ヘッド基板1はアルミナセラミックス等の絶縁材料や表面に絶縁膜が形成された単結晶シリコン等の半導体材料等、種々の材料から成っており、その上面には発熱素子2や回路導体3等が設けられ、これらを支持する支持母材として機能する。
The
かかるヘッド基板1は、アルミナセラミックスから成る場合、例えばアルミナ、シリカ、マグネシア等のセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状と成すとともにこれを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を採用することによってセラミックグリーンシートを形成し、しかる後、前記セラミックグリーンシートを所定形状に打ち抜き加工するとともに高温で焼成することによって製作される。
When the
またヘッド基板1上には、直線状に配置された複数個の発熱素子2や複数個の回路導体3等がそれぞれ取着されている。
On the
発熱素子2はTaSiOやTiSiO、TaSiNO、TaN等の電気抵抗材料から成っており、それ自体が所定の電気抵抗率を有しているため、回路導体3等を介して外部電源からの電力が印加されるとジュール発熱を起こし、感熱記録媒体に印字画像を形成するのに必要な所定の温度、例えば200℃〜350℃の温度に発熱する作用を為す。
The heating element 2 is made of an electric resistance material such as TaSiO, TiSiO, TaSiNO, TaN, and has a predetermined electric resistivity, so that electric power from an external power source is applied via the
尚、発熱素子2および回路導体3は従来周知のスパッタリング法及びフォトリソグラフィー技術を採用することによってヘッド基板1上に所定パターン、所定厚みに被着される。
The heating element 2 and the
またかかるヘッド基板1には、プリンタ本体からの種々の印字信号や外部電源からの電力を発熱素子2や図示しないドライバーICに供給するためのFPC4が接続されている。
The
FPC4は、可撓性を有した複数の樹脂フィルム(ポリイミド樹脂製)間に、前記ヘッド基板1上の回路導体3に電気的に接続される複数個の配線導体5を介在させて成り、ヘッド基板1上の回路導体3に半田や異方性導電樹脂材等の導電材を介して接続される接続部11、外部接続部材を接続するコネクタ部12、支持部材10と接着材を介して接着される接着部13、並びにクッション部14とからなり、クッション部14は、接続部11の長手方向に略直角に凸状に折り曲げられており、ヘッド基板の発熱体列に平行に形成された支持部材10の溝部15にその凸状に突出された湾曲部、すなわちクッション部14が収容されている。
The FPC 4 is formed by interposing a plurality of
かかるクッション部14は、接続部11の近傍で支持部材側に突出するように湾曲され、例えば本実施形態においては、FPCの下面に対して略90°折り曲げている。そして、支持部材10上の溝部15は、クッション部14を収容した後も十分な隙間を確保できる程度の寸法(たとえば、幅5mm、深さ10mm)に形成される。溝部15の支持部材表面開口部端がFPC4の表面を傷つけないように適宜C面又はR面加工してもよい。また、溝部15は、U字溝でなくV字溝等、種々の形状が考えられる。
The
一方、FPC4のコネクタ部12にはライトアングルタイプのコネクタ部材6が半田付けによって固着されており、コネクタ部材6に外部接続部材9を嵌合させる際の外部接続部材9の挿入方向は、クッション部14の突出方向に対して略直交する方向となる。
On the other hand, a right angle
このため、FPC4に取着されたコネクタ部材6から外部接続部材9を引抜いた際に、FPC4に大きな外力が加わったとしても、その力がクッション部14によって良好に吸収され、FPC4とヘッド基板1との接続部11に伝わる衝撃を軽減することができ、FPC4とヘッド基板1との接続信頼性を向上させることが可能となる。
For this reason, even when a large external force is applied to the FPC 4 when the
また本実施形態においては、FPC4のクッション部14が支持部材10に対して接着されていないため、クッション部14での外力の吸収力をより高めることができる。
Moreover, in this embodiment, since the
尚、FPC4は、例えばヘッド基板1に対して半田接合される場合、まずその一端側をヘッド基板1の端部に沿って重畳し、該重畳部で配線導体5を回路導体3に半田を介して当接させ、しかる後、これをヒーターバーを用いて所定温度で溶融させ、回路導体3および配線導体5を半田接合することによってヘッド基板1に電気的に接続される。そのあと、さらに、ヘッド基板1の一部とFPC4の接着部13が、アルミニウム等の良熱伝導性材料から成る支持部材10の上面に両面テープ、接着剤等の接着材7を介して接着されている。
For example, when the FPC 4 is soldered to the
こうして、支持部材10は、その上面でヘッド基板1およびFPC4等を支持するとともに、ヘッド基板1中の熱の一部をヘッド基板1の下面を介して吸収することによりヘッド基板1の温度が過度に高温となるのを有効に防止するようになっている。
Thus, the
このような支持部材10は、例えば、アルミニウム等のインゴット(塊)を従来周知の金属加工法により所定形状となすことによって製作される。
Such a
そして、上述のようなサーマルヘッドが組み込まれるサーマルプリンタには、図2に示す如く、サーマルヘッドTを駆動する駆動手段Cと、上述の外部接続部材9と、記録媒体をサーマルヘッドTの発熱素子2上に搬送する搬送手段としてのプラテンローラ17や搬送ローラ18等と、が配設される。
In the thermal printer in which the thermal head as described above is incorporated, as shown in FIG. 2, the driving means C for driving the thermal head T, the
駆動手段Cは、シフトレジスタやラッチ、スイッチングトランジスタ等を高密度に集積したドライバーICや該ドライバーICにストローブ信号やラッチ信号等の制御信号を供給する制御回路等を備えており、制御回路からの制御信号に基づいてドライバーIC内のスイッチングトランジスタのオン・オフを切り換えることにより、発熱素子2の発熱を制御するようにしている。 The driving means C includes a driver IC in which a shift register, a latch, a switching transistor, and the like are integrated at a high density, a control circuit that supplies a control signal such as a strobe signal and a latch signal to the driver IC, and the like. The heat generation of the heating element 2 is controlled by switching on and off the switching transistor in the driver IC based on the control signal.
また外部接続部材9は、サーマルプリンタと上述のサーマルヘッドとを電気的に接続するためのものであり、通常、所定外力によりコネクタ部材6に嵌合するように形状を対応させたコネクタ部材6と同一材料(たとえばナイロン製)の外部コネクタ部材が好適に使用され、サーマルプリンタ内にサーマルヘッドTを組み込む際、両コネクタが接続される。
The
このとき、コネクタ部材6に対して外部接続部材9の挿入方向に大きな力が印加されたとしても、該挿入方向と直交する方向に溝を有するクッション部14のため、直接強い外力が接続部11に加わることがないため、FPC4が折れ曲がったり、FPC4の接続部11がヘッド基板より剥がれてしまう等の不具合の発生が有効に防止され、サーマルヘッドTとプリンタ本体との接続作業が簡便になり、サーマルプリンタの生産性を向上させることが可能となる。
At this time, even if a large force is applied to the
一方、搬送手段としてのプラテンローラ17は、SUS等の金属から成る軸芯の外周にブタジエンゴム等を3mm〜15mm程度の厚みに巻きつけた円柱状の部材であり、サーマルヘッドTの発熱素子2上に回転可能に支持され、記録媒体を発熱素子2に対して押圧しつつ記録媒体を発熱素子2の配列と直交する方向(図中の矢印方向)に搬送する。
On the other hand, the
また搬送ローラ18は、その外周部が金属やゴム等によって形成されており、サーマルヘッドTに対し記録媒体の搬送方向上流側と下流側に分かれて配設され、これらの搬送ローラ18と前述のプラテンローラ17とで記録媒体の走行を支持している。
The outer periphery of the conveying
そして、これと同時に多数の発熱素子2を駆動手段Cの駆動に伴い選択的にジュール発熱させ、これらの熱を記録媒体に伝導させることによって所定の印画が形成される。 At the same time, a large number of heat generating elements 2 are selectively joule-heated as the driving means C is driven, and a predetermined print is formed by conducting these heats to the recording medium.
尚、本発明は上述した実施例に限定されるものでは無く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、上述の実施形態においては、クッション部14を支持部材側に突出させるようにしたが、これに代えて、図3に示す如く、クッション部14を支持部材10と反対側に、つまり記録媒体側に突出させるようにしても構わない。この場合、支持部材10に溝部15を形成する必要がないので、生産性が向上する。
For example, in the above-described embodiment, the
また上述の実施形態において、クッション部14を複数列形成しても良い。
In the embodiment described above, the
更に上述の実施形態においては、支持部材10がヘッド基板1を直接支持しているが、これに変えて、支持部材10とヘッド基板1との間に他の部材を介在させても良い。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
1・・・ヘッド基板
2・・・発熱素子
3・・・回路導体
4・・・FPC
5・・・配線導体
6・・・コネクタ部材
7・・・接着材
9・・・外部接続部材
10・・・支持部材
11・・・接続部
12・・・コネクタ部
13・・・接着部
14・・・クッション部
15・・・溝部
17・・・プラテンローラ
18・・・搬送ローラ
DESCRIPTION OF
5 ...
Claims (4)
前記重畳部の外側に位置する前記フレキシブル配線基板の一部をフレキシブル配線基板の主面に対して下方もしくは上方に突出するように湾曲させ、該湾曲部をフレキシブル配線基板に印加される外力を吸収するためのクッション部としたことを特徴とするサーマルヘッド。 A head substrate on which a plurality of heating elements and circuit conductors are formed; a flexible wiring substrate having wiring conductors electrically connected to the circuit conductors; and a support member that supports the flexible wiring substrate via an adhesive. A thermal head formed by superimposing one end side of the flexible wiring substrate along an end portion on the head substrate, and joining the circuit conductor and the wiring conductor via a conductive material at the overlapping portion. ,
A part of the flexible wiring board located outside the overlapping part is bent so as to protrude downward or upward with respect to the main surface of the flexible wiring board, and the bending part absorbs an external force applied to the flexible wiring board. A thermal head characterized in that it is a cushion part for carrying out.
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