JP2011121227A - Thermal print head and thermal printer - Google Patents
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Description
本発明は、サーマルプリントヘッド、および、これを用いたサーマルプリンタに関する。 The present invention relates to a thermal print head and a thermal printer using the same.
サーマルプリントヘッドは、発熱領域に配列された複数の発熱抵抗体を発熱させ、その熱により感熱記録紙などの感熱記録媒体に文字や図形などの画像を形成する出力用デバイスである。このサーマルプリントヘッドは、バーコードプリンタ、デジタル製版機、フォトプリンタ、イメージャー、シールプリンタなどの記録機器に広く利用されている。 The thermal print head is an output device that generates heat from a plurality of heating resistors arranged in a heat generating area and forms images such as letters and figures on a heat-sensitive recording medium such as heat-sensitive recording paper. This thermal print head is widely used in recording devices such as a barcode printer, a digital plate making machine, a photo printer, an imager, and a seal printer.
従来のサーマルプリントヘッドについて、図7を用いて説明する。図7は、従来のサーマルプリントヘッドを説明するための図であって、発熱体板の部分断面図である。 A conventional thermal print head will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a view for explaining a conventional thermal print head, and is a partial cross-sectional view of a heating element plate.
サーマルプリントヘッドは、放熱板と、放熱板の同一表面上に配置された発熱体板130および回路基板とを備えている。発熱体板130は、支持基板134、グレーズ層136、抵抗体層、導電体層、第1保護層150、熱拡散部152、および、第2熱拡散層156を有している。
The thermal print head includes a heat radiating plate, and a
抵抗体層は、グレーズ層136上に形成されて、複数の発熱抵抗部140を有している。複数の発熱抵抗部140は、それぞれ副走査方向92に延びて、互いに主走査方向91に間隔を空けて配列されている。各発熱抵抗部140の両端には、電極(導電部)144,146が形成されて、電極144,146は、駆動用ICに接続されている。各発熱抵抗部140は、発熱素子としての役割を果たし、複数の発熱抵抗部140が配列された帯状の領域が、発熱領域132となる。
The resistor layer is formed on the
第1保護層150は、発熱抵抗部140および導電部144,146を覆うように積層されて、発熱抵抗部140等と後述する熱拡散部152とを絶縁する役割を果たす。熱拡散部152は、第1保護層150上であって、各発熱抵抗部140の上方にそれぞれ形成されていて、発熱領域132における第2保護層156の表面温度分布を均一化する役割を果たす。さらに、第2保護層156は、熱拡散部152を覆うように積層されて、サーマルプリンタの使用時における感熱記録媒体との摩擦等から、発熱抵抗部140等を保護する役割を果たす。
The first
一方、回路基板には、発熱抵抗部140に電力を供給する駆動回路となる駆動用ICなどの電気部品が実装されている。
On the other hand, an electrical component such as a driving IC serving as a driving circuit for supplying power to the
このようなサーマルプリントヘッドを用いたサーマルプリンタは、一般的にプラテンローラを備えている。このプラテンローラは、主走査方向91を軸として、その側面が発熱領域132に接するように配置され、その軸を中心に回転可能に設けられている。サーマルプリンタは、プラテンローラを回転させることによって、プラテンローラと発熱領域132との間に挿入された感熱記録媒体を発熱領域132に押し付けつつ、感熱記録媒体を副走査方向92に移動させる。加えて、感熱記録媒体の移動に伴って、発熱領域132の発熱パターンを変化させることによって、所望の画像を感熱記録媒体上に形成する(例えば、特許文献1を参照)。
A thermal printer using such a thermal print head generally includes a platen roller. The platen roller is arranged so that its side surface is in contact with the
サーマルプリントヘッドの製造時においては、駆動用ICおよびボンディングワイヤを樹脂で封止するために、サーマルプリントヘッドを加熱する。また、サーマルプリントヘッドの使用時においては、発熱体板130が高温となる。そうすると、第1保護層150と熱拡散部152との熱膨張率・熱収縮率が互いに異なるため、熱拡散部152が第1保護層150から剥離してしまうことがある。
At the time of manufacturing the thermal print head, the thermal print head is heated in order to seal the driving IC and the bonding wire with resin. Further, when the thermal print head is used, the
また、抵抗体層と導電体層とに高低差がある場合には、発熱抵抗部140と導電部144,146との境界(発熱領域132と発熱しない領域との境界)において、第2保護層156にクラック95が生じて、第2保護層156が剥離してしまうことがある。特に、第2保護層156の表面には、感熱記録媒体の移動による摩擦が生じるため、このような事態になりやすい。
Further, when there is a height difference between the resistor layer and the conductor layer, the second protective layer is formed at the boundary between the heat generating
そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、熱拡散部あるいは第2保護層の剥離を抑制することを目的とする。 Then, this invention is made | formed in order to solve the above-mentioned subject, and it aims at suppressing peeling of a thermal-diffusion part or a 2nd protective layer.
上記の目的を達成するために、本発明に係るサーマルプリントヘッドは、絶縁基板と、前記絶縁基板上に積層されて記録媒体が走行する副走査方向に延びた発熱抵抗部と、前記発熱抵抗部の端部に電気的に接続されて前記発熱抵抗部の副走査方向に電圧を印加する導電部と、少なくとも前記発熱抵抗部を覆うように前記発熱抵抗部上に積層された絶縁材からなる第1保護層と、前記第1保護層上に積層されて複数の貫通孔が形成された熱拡散部と、前記熱拡散部上に積層されて前記複数の貫通孔を介して前記第1保護層に接着された第2保護層と、を具備したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a thermal print head according to the present invention includes an insulating substrate, a heating resistor portion stacked on the insulating substrate and extending in a sub-scanning direction in which a recording medium travels, and the heating resistor portion. A conductive portion that is electrically connected to an end of the heating resistor and applies a voltage in the sub-scanning direction of the heating resistor, and an insulating material that is stacked on the heating resistor so as to cover at least the heating resistor. 1 protective layer, a thermal diffusion part laminated on the first protective layer to form a plurality of through holes, and the first protective layer laminated on the thermal diffusion part via the plurality of through holes And a second protective layer adhered to the substrate.
また、上記の目的を達成するために、本発明に係るサーマルプリンタは、絶縁基板と、前記絶縁基板上に積層されて記録媒体が走行する副走査方向に延びた発熱抵抗部と、前記発熱抵抗部の端部に電気的に接続されて前記発熱抵抗部の副走査方向に電圧を印加する導電部と、少なくとも前記発熱抵抗部を覆うように前記発熱抵抗部上に積層された絶縁材からなる第1保護層と、前記第1保護層上に積層されて複数の貫通孔が形成された熱拡散部と、前記熱拡散部上に積層されて前記複数の貫通孔を介して前記第1保護層に接着された第2保護層と、を有するサーマルプリントヘッドを具備したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a thermal printer according to the present invention includes an insulating substrate, a heating resistor layer stacked on the insulating substrate and extending in a sub-scanning direction in which a recording medium travels, and the heating resistor. A conductive portion that is electrically connected to an end of the portion and applies a voltage in the sub-scanning direction of the heating resistor portion, and an insulating material laminated on the heating resistor portion so as to cover at least the heating resistor portion A first protective layer; a heat diffusion portion formed on the first protective layer and formed with a plurality of through holes; and the first protection layer stacked on the heat diffusion portion and the plurality of through holes. A thermal print head having a second protective layer bonded to the layer is provided.
本発明によれば、熱拡散部あるいは第2保護層の剥離を抑制することを目的とする。 According to the present invention, an object is to suppress peeling of the thermal diffusion portion or the second protective layer.
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態に係るサーマルプリントヘッドおよびサーマルプリンタについて説明する。
[First Embodiment]
A thermal print head and a thermal printer according to a first embodiment of the present invention will be described.
まず、第1の実施形態に係るサーマルプリントヘッド10およびサーマルプリンタの概要について、図1および図2を用いて説明する。図1は、本実施形態に係るサーマルプリントヘッドの斜視図である。図2は、本実施形態に係るサーマルプリンタの部分断面図である。
First, an outline of the
サーマルプリントヘッド10は、放熱板20、発熱体板30、および、回路基板60を有している。発熱体板30および回路基板60は、放熱板20の同一表面上に載置されている。
The
放熱板20は、例えばアルミニウムなどの金属からなり、主走査方向91に延びている。
The
発熱体板30は、放熱板20上に載置されて、主走査方向91に延びている。発熱体板30には、主走査方向91に延びる発熱領域32が形成されている。
The
回路基板60は、放熱板20上に載置されて、発熱体板30と並行して主走査方向91に延びている。回路基板60には、駆動用IC62およびコネクタ64,65などが実装されている。駆動用IC62は、発熱領域32を発熱させる駆動回路としての役割を果たす。発熱領域32に所定の発熱パターンを形成するための制御信号や駆動電力は、コネクタ64,65を介して入力される。
The
発熱体板30と駆動用IC62とは、例えばボンディングワイヤ66によって電気的に接続されている。また、駆動用IC62と回路基板60に形成された配線パターンとは、例えばボンディングワイヤ67によって電気的に接続されている。駆動用IC62およびボンディングワイヤ66,67は、樹脂68によって封止されている。
The
サーマルプリンタは、所定の弾性を持つ材料からなり、円筒状に形成されたプラテンローラ70を有している。このプラテンローラ70は、主走査方向91を軸72として、この軸72を中心に回転可能に設けられている。プラテンローラ70は、その側面74が発熱領域32に接するように配置されている。
The thermal printer has a
サーマルプリンタの使用時には、プラテンローラ70と発熱領域32との間に、感熱記録媒体76が挿入される。この感熱記録媒体76は、例えば感熱紙であって、熱印刷温度以上に加熱されると発色する。サーマルプリンタは、プラテンローラ70を回転させることによって、感熱記録媒体76を発熱領域32に押し付けつつ、その感熱記録媒体76を主走査方向91に対して垂直な副走査方向92に移動させる。加えて、サーマルプリンタは、感熱記録媒体76の移動に伴って、発熱領域32の発熱パターンを変化させることによって、所望の画像を感熱記録媒体76上に形成させる。
When the thermal printer is used, a
次に、本実施形態に係るサーマルプリントヘッド10の発熱体板30の詳細について、図3および図4を用いて説明する。図3は、本実施形態に係るサーマルプリントヘッドを説明するための図であって、第1保護層および第2保護層を省略した発熱体板の部分上面図である。図4は、図3のIV−IV矢視断面図である。
Next, details of the
発熱体板30は、絶縁基板、抵抗体層、導電体層、第1保護層50、熱拡散部52、および、第2保護層56を有している。絶縁基板は、例えばアルミナなどの絶縁体からなる支持基板34の表面上にグレーズ層36が形成されてなる。
The
絶縁基板のグレーズ層36の表面上には、抵抗体層が形成されている。抵抗体層は、複数の発熱抵抗部40を有している。複数の発熱抵抗部40は、それぞれ副走査方向92に一定の幅で直線的に延びて、互いに主走査方向91に間隔を空けて配列されている。なお、発熱領域32とは、複数の発熱抵抗部40が配列された帯状の領域を指す。
A resistor layer is formed on the surface of the
各発熱抵抗部40の副走査方向92の上流側の端部40aには、個別電極(導電部)44が形成されて電気的に接続されている。また、互いに隣り合う1組の発熱抵抗部40の副走査方向92の下流側の端部40b同士は、折返し電極(導電部)46によって電気的に接続されている。個別電極44および折返し電極46は、例えばアルミニウムなどにより形成されている。上述したとおり、個別電極44は、例えばボンディングワイヤ66を介して、駆動用IC62に接続されている。なお、個別電極44および折返し電極46のは、例えば、1.0μmの厚みに形成されている。
An individual electrode (conductive portion) 44 is formed and electrically connected to the
各発熱抵抗部40は、発熱素子としての役割を果たし、折返し電極46によって接続された1組の発熱抵抗部40は、個別電極44間に印加された電圧によって同時に発熱して、感熱記録媒体76に1ドットを出力する(1画素2素子型)。
Each of the
第1保護層50は、複数の発熱抵抗部40、導電部44,46、および、グレーズ層36の露出面を覆っている。第1保護層50は、例えば、SiO2、SiAlON、あるいは、SiONを主成分とした材料等からなり、発熱抵抗部40および導電部44,46と後述する熱拡散部52とを絶縁する役割を果たす。また、第1保護層50は、サーマルプリンタの使用時における感熱記録媒体76との摩擦等から、発熱抵抗部40および導電部44,46を保護する役割も果たす。なお、第1保護層50は、例えば、3.0μmの厚みに形成されている。
The first
熱拡散部52は、第1保護層50上であって、折返し電極46によって接続された1組の発熱抵抗部40を覆うように配置されて、1組の発熱抵抗部40の上方に広がるように形成されている。すなわち、発熱領域32には、主走査方向91に沿って、複数の熱拡散部52が1ドット毎に(1組の発熱抵抗部40毎に)配列されている。熱拡散部52は、例えば、金属(AlやCu等)あるいは合金等の高熱伝導材料からなり、1つの熱拡散部52は、1画素を印画する1組の発熱抵抗部40からの発熱を拡散させる役割を果たす。なお、熱拡散部52は、例えば、1.0μmの厚みに形成されている。
The
熱拡散部52には、表裏を連通する複数の貫通孔54が形成されている。本実施形態においては、貫通孔54は、直径15μm程度の円形状であって、1つの熱拡散部52に9つ形成されている。
A plurality of through-
第2保護層56は、熱拡散部52および第1保護層50の露出面を覆っている。第2保護層56は、例えば、SiAlONやTa2O5等の耐摩耗性材料からなり、サーマルプリンタの使用時における感熱記録媒体76との摩擦等から、発熱抵抗部40、導電部44,46および熱拡散部52を保護する役割を果たす。なお、第2保護層56は、例えば、5.0μmの厚みに形成されている。
The second
第2保護層56は、熱拡散部52に形成された複数の貫通孔54に入り込んで、第1保護層50に接着している。第1保護層50と第2保護層56とが同一材料により構成されていると、接着性が高く、好ましい。例えば、第1保護層50および第2保護層56が、絶縁性および耐摩耗性を併せ持つSiONを主成分とした材料により構成されていることが好ましい。
The second
次に、発熱体板30の形成方法の一例について説明する。
Next, an example of a method for forming the
まず、セラミックスからなる支持基板34を形成し、その表面にガラスからなるグレーズ層36を融着させる。
First, a
次に、グレーズ層36の表面全体に、スパッタ装置などの薄膜形成装置によって、抵抗体層および導電体層を順に積層する。そして、フォトエングレービングプロセスによって、導電体層を導電部44,46の形状に形成した後、抵抗体層を発熱抵抗体部40の形状に形成する。
Next, a resistor layer and a conductor layer are sequentially laminated on the entire surface of the
次に、複数の発熱抵抗部40、導電部44,46、および、グレーズ層36の露出面を覆う第1保護層50を形成する。そして、薄膜形成装置によって、熱拡散層を積層した後、フォトエングレービングプロセスによって、熱拡散層を熱拡散部52の形状に形成し、かつ、所定の貫通孔54を形成する。その後、熱拡散部52および第1保護層50の露出面を覆う第2保護層56を形成する。
Next, a first
さらに、フォトエングレービングプロセスによって、個別電極44のボンディングワイヤ66と接続する部分の表面に開口を形成する。
Further, an opening is formed on the surface of the portion of the
本実施形態に係るサーマルプリントヘッド10およびサーマルプリンタ1の効果について説明する。
The effects of the
熱拡散部52を設けないと、第2保護層56の表面温度分布は、発熱領域32の副走査方向92の中央で最大となり、記録媒体の焼付け等の原因となってしまう。本実施形態においては、熱拡散部52が設けられているため、発熱領域32の副走査方向92における第2保護層56の表面温度分布を均一化できる。
If the
また、1ドットを出力する隣り合う2つの発熱抵抗部40の間には、スリット42が形成されていて、このスリット42は発熱しない。そのため、熱拡散部52を設けないと、スリット42の上方の表面温度は、発熱抵抗部40の上方の表面温度に比べて低くなってしまい、隣り合う2つの発熱抵抗部40により形成される1ドットが分割されて、画質が低下してしまう。本実施形態においては、熱拡散部52が隣り合う2つの発熱抵抗部40およびスリット42の上方に配置されているため、発熱領域32の主走査方向91における第2保護層56の表面温度分布を均一化でき、画質の低下を抑制できる。
In addition, a
さらに、熱拡散部52に貫通孔54が形成されているため、第2保護層56は、貫通孔54に入り込んで、第1保護層50に接着される。そのため、第1保護層50と第2保護層56との接着力が増す。その結果、第1保護層50、熱拡散部52、および、第2保護層56の相互間の接着性を高めることでき、熱拡散部52が第1保護層50から剥離すること、および、第2保護層56が第1保護層50から剥離することを抑制できる。なお、第1保護層50と第2保護層56とが同一材料により構成されていると、第1保護層50と第2保護層56との接着力が向上するため、より効果的である。
Furthermore, since the through
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態に係るサーマルプリントヘッドについて、図5を用いて説明する。図5は、本実施形態に係るサーマルプリントヘッドを説明するための図であって、第1保護層および第2保護層を省略した発熱体板の部分上面図である。なお、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であって、第1の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
[Second Embodiment]
A thermal print head according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the thermal print head according to the present embodiment, and is a partial top view of the heating element plate from which the first protective layer and the second protective layer are omitted. In addition, this embodiment is a modification of 1st Embodiment, Comprising: The same code | symbol is attached | subjected to the same part or similar part as 1st Embodiment, and duplication description is abbreviate | omitted.
本実施形態においては、熱拡散部52の貫通孔54は、1辺15μm程度の正方形状に形成されている。本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。このように、本発明は、貫通孔54の形状によって限定されない。
In the present embodiment, the through
また、本実施形態においては、複数の貫通孔54は、互いに同一の形状・大きさとしたが、異なる形状・大きさを組み合わせることができる。さらに、貫通孔54の大きさ・位置を変えることによって、任意の熱拡散特性を設定することができる。
In the present embodiment, the plurality of through
[第3の実施形態]
本発明の第3の実施形態に係るサーマルプリントヘッドについて、図6を用いて説明する。図6は、本実施形態に係るサーマルプリントヘッドを説明するための図であって、第1保護層および第2保護層を省略した発熱体板の部分上面図である。なお、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であって、第1の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
[Third Embodiment]
A thermal print head according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining the thermal print head according to the present embodiment, and is a partial top view of the heating element plate from which the first protective layer and the second protective layer are omitted. In addition, this embodiment is a modification of 1st Embodiment, Comprising: The same code | symbol is attached | subjected to the same part or similar part as 1st Embodiment, and duplication description is abbreviate | omitted.
本実施形態においては、各発熱抵抗部40の副走査方向92の上流側の端部40aには、個別電極(導電部)44が形成されて電気的に接続されて、各発熱抵抗部40の副走査方向92の下流側の端部40bには、共通電極(導電部)48が形成されて電気的に接続されている。各発熱抵抗部40は、個別電極44と共通電極48との間に印加された電圧によって発熱して、感熱記録媒体76に1ドットを出力する(1画素1素子型)。
In the present embodiment, an individual electrode (conductive portion) 44 is formed and electrically connected to the
本実施形態においては、熱拡散部52は、第1保護層50上であって、各発熱抵抗部40の上方に広がるように形成されている。本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the
[他の実施形態]
第1ないし第3の実施形態においては、平坦なグレーズ層36を採用したが、発熱領域32に沿って盛り上がった、凸状のグレーズ層を採用しても良い。
[Other Embodiments]
In the first to third embodiments, the
10…サーマルプリントヘッド、20…放熱板、30…発熱体板、32…発熱領域、34…支持基板、36…グレーズ層、40…発熱抵抗部、40a…発熱抵抗部の副走査方向の上流側の端部、40b…発熱抵抗部の副走査方向の下流側の端部、42…スリット、44…個別電極(導電部)、46…折返し電極(導電部)、48…共通電極(導電部)、50…第1保護層、52…熱拡散部、54…熱拡散部の貫通孔、56…第2保護層、60…回路基板、62…駆動用IC、64,65…コネクタ、66,67…ボンディングワイヤ、68…樹脂、70…プラテンローラ、72…プラテンローラの軸、74…プラテンローラの側面、76…感熱記録媒体、91…主走査方向、92…副走査方向、95…クラック
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記絶縁基板上に積層されて記録媒体が走行する副走査方向に延びた発熱抵抗部と、
前記発熱抵抗部の端部に電気的に接続されて前記発熱抵抗部の副走査方向に電圧を印加する導電部と、
少なくとも前記発熱抵抗部を覆うように前記発熱抵抗部上に積層された絶縁材からなる第1保護層と、
前記第1保護層上に積層されて複数の貫通孔が形成された熱拡散部と、
前記熱拡散部上に積層されて前記複数の貫通孔を介して前記第1保護層に接着された第2保護層と、
を具備したことを特徴とするサーマルプリントヘッド。 An insulating substrate;
A heating resistor layer stacked on the insulating substrate and extending in the sub-scanning direction in which the recording medium travels;
A conductive part that is electrically connected to an end of the heating resistor and applies a voltage in a sub-scanning direction of the heating resistor;
A first protective layer made of an insulating material laminated on the heating resistor portion so as to cover at least the heating resistor portion;
A thermal diffusion part formed on the first protective layer and formed with a plurality of through holes;
A second protective layer laminated on the thermal diffusion part and bonded to the first protective layer through the plurality of through holes;
A thermal print head comprising:
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