JP6082167B2 - サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ - Google Patents

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Description

本発明は、サーマルヘッドおよびサーマルプリンタに関する。
従来、ファクシミリあるいはビデオプリンタ等の印画デバイスとして、種々のサーマルヘッドが提案されている。例えば、基板と、基板上に設けられた複数の発熱部と、基板上に設けられ、発熱部に電気的に接続された電極と、絶縁材料の基層および基層に埋設された導電体により基板を挟持するコネクタとを備えるものが知られている(例えば、特許文献1の図3参照)。そして、特許文献1に記載されたサーマルヘッドは、絶縁材料の基層および基層に埋設された導電体との間に基板を挿入することにより、電極とコネクタとを電気的に接続している。
特開平6−203930号公報
しかしながら、上述したサーマルヘッドでは、基層に埋設された導電体と電極とが接触した状態で、コネクタが基板に挿入されるため、電極が破損するおそれがある。
本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドは、基板と、該基板上に設けられた発熱部と、前記基板上に設けられ、前記発熱部に電気的に接続された電極と、該電極に電気的に接続された固定ピン、該固定ピンとともに前記基板を挟持する可動ピン、および、前記固定ピンと前記可動ピンとを連結する連結ピンを有するコネクタと、を備えている。また、前記可動ピンは、屈曲または湾曲した可動部と、前記基板と接触する接触部とを有している。また、前記可動ピンは、前記固定ピンよりも前記連結ピンから突出して設けられている。また、前記接触部が、前記固定ピンの先端よりも前記連結ピン側に位置する。
また、本発明の一実施形態に係るサーマルプリンタは、上記に記載のサーマルヘッドと、前記発熱部上に記録媒体を搬送する搬送機構と、前記発熱部上に前記記録媒体を押圧するプラテンローラとを備える。
また、本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法は、基板と、該基板上に設けられた発熱部と、前記基板上に設けられ、前記発熱部に電気的に接続された電極と、該電極に電気的に接続された固定ピン、該固定ピンとともに前記基板を挟持する可動ピン、および、前記固定ピンと前記可動ピンとを連結する連結ピンを有するコネクタと、を備え、前記可動ピンは、屈曲または湾曲した可動部と、前記基板と接触する接触部とを有しており、前記可動ピンは、前記固定ピンよりも前記連結ピンから突出して設けられており、前記接触部が、前記突出ピンの先端よりも前記連結ピン側に位置するサーマルヘッドの製造方法に関するものである。また、前記可動ピンを下方に押圧しながら、前記基板を前記固定ピンと前記可動ピンとの間に挿入し、下方に向けた押圧力を解除することにより、前記電極と前記固定ピンとを電気的に接続する。
電極が破損する可能性を低減することができる。
第1の実施形態に係るサーマルヘッドを示す平面図である。 図1に示すI−I線断面図である。 第1の実施形態に係るサーマルヘッドを構成するコネクタを示し、(a)は斜視図、(b)は一部を拡大して示す斜視図である。 第1の実施形態に係るサーマルヘッドを構成するコネクタを示し、(a)は正面図、(b)は背面図、(c)はコネクタを構成するコネクタピンの斜視図、である。 第1の実施形態に係るサーマルヘッドのコネクタ近傍を拡大して示しており、(a)は平面図、(b)は底面図である。 (a)は第1の実施形態に係るサーマルヘッドのコネクタ近傍を拡大して示す側面図、(b)は図5(a)に示すII−II線断面図である。 (a)〜(c)はコネクタと基板との接合工程を示す断面図である。 第1の実施形態に係るサーマルプリンタを示す概略図である。 第2の実施形態に係るサーマルヘッドを示す側面図である。 第3の実施形態に係るサーマルヘッドを示し、(a)は断面図、(b)はコネクタピンの斜視図である。 第4の実施形態に係るサーマルヘッドのコネクタ近傍を拡大して示しており、(a)は平面図、(b)は底面図である。 (a)は第4の実施形態に係るサーマルヘッドを構成するコネクタの正面図、(b)は図11(a)に示すIII−III線断面図である。 第5の実施形態に係るサーマルヘッドのコネクタ近傍を拡大して示しており、(a)は平面図、(b)は底面図である。 図13のサーマルヘッドを示し、(a)は側面図、(b)は図13(a)に示すIV−IV線断面図である。 第6の実施形態に係るサーマルヘッドを示し、(a)は側面図、(b)は断面図である。
<第1の実施形態>
以下、サーマルヘッドX1について図1〜7を参照して説明する。図1では、保護層25、被覆層27、および被覆部材12を省略して一点鎖線にて示している。また、図5(a)では被覆部材12を省略して一点鎖線にて示している。また、図6,7では、保護層25、および被覆層27を省略している。
サーマルヘッドX1は、放熱体1と、放熱体1上に配置されたヘッド基体3と、ヘッド基体3に接続されたコネクタ31とを備えている。
放熱体1は、直方体形状をなしており、例えば、銅、鉄またはアルミニウム等の金属材料で形成されている。放熱体1は、ヘッド基体3の発熱部9で発生した熱のうち、印画に寄与しない熱を放熱する機能を有している。また、放熱板1の上面には、両面テープあるいは接着剤等(不図示)によってヘッド基体3が接着されている。
ヘッド基体3は、平面視して、長方形状に形成されており、ヘッド基体3の基板7上にサーマルヘッドX1を構成する各部材が設けられている。ヘッド基体3は、外部より供給された電気信号に従い、記録媒体(不図示)に印字を行う機能を有する。
コネクタ31は、図2に示すように、複数のコネクタピン8と、複数のコネクタピン8を収納するハウジング10とを有している。複数のコネクタピン8は、一方がハウジング10の外部に露出しており、他方がハウジング10の内部に収容されている。複数のコネクタピン8は、ヘッド基体3の各種電極と、外部に設けられた電源との電気的な導通を確保する機能を有しており、それぞれが電気的に独立している。なお、ハウジング10は必ずしも設けなくてもよい。
以下、ヘッド基体3を構成する各部材について説明する。
基板7は、放熱体1上に配置されており、平面視して、矩形状をなしている。そのため、基板7は、一方の長辺7aと、他方の長辺7bと、一方の短辺7cと、他方の短辺7dとを有している。また、他方の長辺7b側に側面7eを有している。基板7は、例えば、アルミナセラミックス等の電気絶縁性材料あるいは単結晶シリコン等の半導体材料等によって形成されている。
基板7の上面には、蓄熱層13が形成されている。蓄熱層13は、下地部13aと隆起部13bとを備えている。下地部13aは、基板7の上面の左半分にわたり形成されている。また、下地部13aは、発熱部9の近傍に設けられており、後述する保護層25の下方に配置されている。隆起部13bは、複数の発熱部9の配列方向に沿って帯状に延び、断面が略半楕円形状をなしている。また、隆起部13bは、印画する記録媒体P(図8参照)を、発熱部9上に形成された保護層25に良好に押し当てるように機能する。
蓄熱層13は、熱伝導性の低いガラスで形成されており、発熱部9で発生する熱の一部を一時的に蓄積する。そのため、発熱部9の温度を上昇させるのに要する時間を短くすることができ、サーマルヘッドX1の熱応答特性を高めるように機能する。蓄熱層13は、例えば、ガラス粉末に適当な有機溶剤を混合して得た所定のガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって基板7の上面に塗布し、これを焼成することで形成される。
電気抵抗層15は、蓄熱層13の上面に設けられており、電気抵抗層15上には、接続端子2、グランド電極4、共通電極17、個別電極19、IC−コネクタ接続電極21、およびIC−IC接続電極26が設けられている。電気抵抗層15は、接続端子2、グランド電極4、共通電極17、個別電極19、IC−コネクタ接続電極21、およびIC−IC接続電極26と同形状にパターニングされており、共通電極17と個別電極19との間に電気抵抗層15が露出した露出領域を有する。電気抵抗層15の露出領域は、図1に示すように、蓄熱層13の隆起部13b上に列状に配置されており、各露出領域が発熱部9を構成している。
複数の発熱部9は、説明の便宜上、図1では簡略化して記載しているが、例えば、100dpi〜2400dpi(dot per inch)等の密度で配置される。電気抵抗層15は、例えば、TaN系、TaSiO系、TaSiNO系、TiSiO系、TiSiCO系またはNbSiO系等の電気抵抗の比較的高い材料によって形成されている。そのため、発熱部9に電圧が印加されたときに、ジュール発熱によって発熱部9が発熱する。
図1,2に示すように、電気抵抗層15の上面には、接続端子2、グランド電極4、共通電極17、複数の個別電極19、IC−コネクタ接続電極21、およびIC−IC接続電極26が設けられている。これらの接続端子2、グランド電極4、共通電極17、個別電極19、IC−コネクタ接続電極21、およびIC−IC接続電極26は、導電性を有する材料で形成されており、例えば、アルミニウム、金、銀および銅のうちのいずれか一種の金属またはこれらの合金によって形成されている。
共通電極17は、主配線部17a,17dと、副配線部17bと、リード部17cとを備えている。主配線部17aは、基板7の一方の長辺7aに沿って延びている。副配線部17bは、基板7の一方の短辺7cおよび他方の短辺7dのそれぞれに沿って延びている。リード部17cは、主配線部17aから各発熱部9に向かって個別に延びている。主配線部17dは、基板7の他方の長辺7bに沿って延びている。
共通電極17は、複数の発熱部9と、コネクタ31とを電気的に接続している。なお、主配線部17aの電気抵抗値を低下させるために、主配線部17aを他の共通電極17の部位より厚い厚電極部(不図示)としてもよい。それにより、主配線部17aの電気容量を大きくすることができる。
複数の個別電極19は、発熱部9と駆動IC11との間を電気的に接続している。また、個別電極19は、複数の発熱部9を複数の群に分けており、各群の発熱部9と各群に対応して設けられた駆動IC11とを電気的に接続している。
複数のIC−コネクタ接続電極21は、駆動IC11とコネクタ31との間を電気的に接続している。各駆動IC11に接続された複数のIC−コネクタ接続電極21は、異なる機能を有する複数の配線で構成されている。
グランド電極4は、個別電極19と、IC−コネクタ接続電極21と、共通電極17の主配線部17dとにより取り囲むように配置されており、広い面積を有している。グランド電極4は、0〜1Vのグランド電位に保持されている。
接続端子2は、共通電極17、個別電極19、IC−コネクタ接続電極21およびグランド電極4をコネクタ31に接続するために、基板7の他方の長辺7b側に設けられている。接続端子2はコネクタピン8に対応して設けられており、コネクタ31に接続する際は、それぞれ電気的に独立するように、コネクタピン8と接続端子2とが電気的に接続されている。
複数のIC−IC接続電極26は、隣り合う駆動IC11を電気的に接続している。複数のIC−IC接続電極26は、それぞれIC−コネクタ接続電極21に対応するように設けられており、各種信号を隣り合う駆動IC11に伝えている。
上記の電気抵抗層15、接続端子2、共通電極17、個別電極19、グランド電極4、IC−コネクタ接続電極21、およびIC−IC接続電極26は、例えば、各々を構成する材料層を蓄熱層13上に、例えばスパッタリング法等の従来周知の薄膜成形技術によって順次積層した後、積層体を従来周知のフォトエッチング等を用いて所定のパターンに加工することにより形成される。なお、接続端子2、共通電極17、個別電極19、グランド電極4、IC−コネクタ接続電極21、およびIC−IC接続電極26は、同じ工程によって同時に形成することができる。
駆動IC11は、図1に示すように、複数の発熱部9の各群に対応して配置されているとともに、個別電極19の他端部とIC−コネクタ接続電極21の一端部とに接続されている。駆動IC11は、各発熱部9の通電状態を制御する機能を有している。駆動IC11としては、内部に複数のスイッチング素子を有する切替部材を用いればよい。
駆動IC11は、個別電極19、IC−IC接続電極26およびIC−コネクタ接続電極21に接続された状態で、エポキシ樹脂、あるいはシリコーン樹脂等の樹脂からなるハードコート29によって封止されている。
図1,2に示すように、基板7の上面に形成された蓄熱層13上には、発熱部9、共通電極17の一部および個別電極19の一部を被覆する保護層25が形成されている。
保護層25は、発熱部9、共通電極17および個別電極19の被覆した領域を、大気中に含まれている水分等の付着による腐食、あるいは印画する記録媒体との接触による摩耗から保護するためのものである。保護層25は、SiN、SiO、SiON、SiC、あるいはダイヤモンドライクカーボン等を用いて形成することができ、保護層25を単層で構成してもよいし、これらの層を積層して構成してもよい。このような保護層25はスパッタリング法等の薄膜形成技術あるいはスクリーン印刷等の厚膜形成技術を用いて作製することができる。
また、図1,2に示すように、基板7上には、共通電極17、個別電極19およびIC−コネクタ接続電極21を部分的に被覆する被覆層27が設けられている。被覆層27は、共通電極17、個別電極19、IC−IC接続電極26およびIC−コネクタ接続電極21の被覆した領域を、大気との接触による酸化、あるいは大気中に含まれている水分等の付着による腐食から保護するためのものである。被覆層27は、例えば、エポキシ樹脂、あるいはポリイミド樹脂等の樹脂材料をスクリーン印刷法等の厚膜成形技術を用いて形成することができる。
被覆層27は、駆動IC11と接続される個別電極19、IC−IC接続電極26およびIC−コネクタ接続電極21を露出させるための開口部27aが形成されている。そして、開口部27aから露出したこれらの配線が駆動IC11に接続されている。また、被覆層27は、基板7の他方の長辺7b側に、接続端子2を露出させるための開口部27bが設けられている。開口部27bから露出した接続端子2は、コネクタピン8と電気的に接続される。
コネクタ31とヘッド基体3とは、コネクタピン8、導電性接合材23、および被覆部材12により固定されている。図1,2に示すように、グランド電極4の接続端子2およびIC−コネクタ接続電極21の接続端子2上には、コネクタピン8が配置されている。図2に示すように、接続端子2と、コネクタピン8とは、導電性接合材23により電気的に接続されている。
導電性接合材23は、例えば、はんだ、あるいは電気絶縁性の樹脂中に導電性粒子が混入された異方性導電接着剤等を例示することができる。本実施形態においては、はんだを用いて説明する。コネクタピン8は、導電性接合材23に覆われることにより、接続端子2と電気的に接続されている。なお、導電性接合材23と接続端子2との間にNi、Au、あるいはPdによるめっき層(不図示)を設けてもよい。なお、導電性接合剤23は必ずしも設けなくてもよい。
被覆部材12は、接続端子2、および固定ピン8aが外部に露出しないように設けられており、例えば、エポキシ系の熱硬化性の樹脂、紫外線硬化性の樹脂、あるいは可視光硬化性の樹脂により形成することができる。
図3〜7に示すように、コネクタ31は、複数のコネクタピン8と、複数のコネクタピン8を収容するハウジング10とを備えている。
コネクタピン8は、固定ピン8aと、可動ピン8bと、連結ピン8cと、引出ピン8dとを備えている。コネクタピン8は、固定ピン8aと可動ピン8bとが連結ピン8cにより連結されており、連結ピン8cから引出ピン8dが引き出されている。そのため、固定ピン8aと、可動ピン8bと、連結ピン8cと、引出ピン8dとは一体的に形成されている。複数のコネクタピン8は、主走査方向に間隔をあけて配列されている。コネクタピン8同士は、互いに離間しており、隣り合うコネクタピン8は、電気的に絶縁されている。
固定ピン8aは、ヘッド基体3の基板7の上方に配置されており、接続端子2上に配置されている。可動ピン8bは、ヘッド基体3の基板7の下方に配置されており、固定ピン8aと可動ピン8bとで基板7を挟持している。可動ピン8bは、固定ピン8aよりも連結ピン8cから突出して配置されている。
連結ピン8cは、固定ピン8aと可動ピン8bとを連結しており、基板7の厚み方向に延びるように設けられている。引出ピン8dは、ヘッド基体3から離れる方向に引き出されており、ハウジング10に接合されている。コネクタ31とヘッド基体3とは、固定ピン8aと可動ピン8bとの間に、ヘッド基体3が挿入されることにより電気的、および機械的に接合されている。
固定ピン8aは、連結ピン8cに近い側の厚みが、連結ピン8cに遠い側の厚みよりも大きくなっている。そのため、固定ピン8aの厚みは、連結ピン8cに近づくにつれて漸次大きくなっている。それゆえ、固定ピン8aは連結ピン8cに向けて厚みが大きくなる傾斜領域8a1を有している。また、固定ピン8aの下面は、平らに形成されており、接続端子2上に配置されている。そのため、接続端子2と固定ピン8aとの接続面積を増加させることができ、サーマルヘッドX1の電気的信頼性を向上させることができる。
可動ピン8bは、可動部8b1と、接触部8b2と、第1延伸部8b3と、第2延伸部8b4とを有している。可動部8b1は、屈曲して形成されており、基板7を挿通した際に、可動部8b1が弾性変形をすることができる。なお、可動部8b1は、湾曲して形成されていてもよい。
接触部8b2は、基板7の下面に接触するように設けられており、固定ピン8aと接触部8b2とにより基板7を挟持している。第1延伸部8b3は、連結ピン8cから基板7側へ延び、可動部8b1と接続されている。第2延伸部8b4は、可動部8b1から連結ピン8c側へ延び、接触部8b2と接続されている。接触部8b2は、固定ピン8aの先端よりも連結ピン9c側に配置されており、接触部8b2は固定ピン8aの下方に配置さている。
可動ピン8bは、可動部8b1と、接触部8b2と、第1延伸部8b3と、第2延伸部8b4とが一体的に形成されている。つまり、可動ピン8bは、連結ピン8cから基板7に向かって延びた後、可動部8b1にて屈曲されており、傾斜しつつ連結ピン8cに向けて延びるように構成されている。そのため、可動ピン8bは、基板7の厚み方向に、弾性変形可能に形成されている。
連結ピン8cは、固定ピン8aと可動ピン8bとを連結しており、基板7の厚み方向に延びるように設けられている。連結ピン8cには、引出ピン8dが接続されており、外部からケーブル(不図示)を引出ピン8dに接続することにより、サーマルヘッドX1に電圧が供給される。
コネクタピン8は、導電性が必要であるため、金属あるいは合金により形成することができる。
ハウジング10は、箱形状をなしており、各コネクタピン8をそれぞれ電気的に独立された状態で収容する機能を有する。ハウジング10の開口部分には外部からケーブルを接続したソケットが挿通され、外部に設けられたケーブル等の着脱により、ヘッド基体3に電気を供給している。
ハウジング10は、上壁10aと、下壁10bと、側壁10cと、前壁10dと、支持部10eと、位置決め部10fとを備えている。ハウジング10は、上壁10aと、下壁10bと、側壁10cと、前壁10dとにより、コネクタピン8の引出ピン8d側に開口部分を形成している。
支持部10eは、側壁10cから基板7の下方へ向けて突出した状態で設けられており、支持部10eと基板7とは離間した状態で配置されている。また、支持部10eは、コネクタピン8よりもハウジング10から突出している。
位置決め部10fは、挿通されたヘッド基体3の位置決めを行う機能を有しており、コネクタピン8の連結ピン8cよりも基板7に近い側に配置されている。ハウジング10が位置決め部10fを備えることにより、コネクタピン8の連結ピン8cにヘッド基体3が突き当てられない構成となり、連結ピン8cに湾曲等が生じて破損する可能性を低減することができる。
ここで、従来のコネクタは、基板の上面側に可動ピンが配置されており、基板をコネクタに挿入すると、基板の上面に設けられた接続端子が削られて接続端子が破損する可能性があり、ヘッド基体とコネクタとの電気的な接続が遮断する可能性がある。
これに対して、サーマルヘッドX1は、可動ピン8bが固定ピン8aよりも突出しているため、コネクタ31に基板7を挿入する際に、基板7は固定ピン8aよりも先に可動ピン8bに接触することとなる。それにより、可動ピン8bが下方へ向けて変形することにより、固定ピン8aと基板7との間に隙間をあけた状態で、基板7を挿入することができる。その結果、接続端子2が、固定ピン8aに接触して削られる可能性を低減することができる。それゆえ、固定ピン8aが接続端子2を破損させる可能性を低減することができ、サーマルヘッドX1の外部との電気的な接続の信頼性を確保することができる。
また、接触部8b2が固定ピン8aの先端よりも連結ピン8c側に配置されており、接触部8b2が基板7を固定ピン8aの下面に押し当てるようになっている。そのため、基板7に厚み方向の回転モーメントが生じる可能性が低減し、基板7が回転する可能性を低減することができる。
また、サーマルヘッドX1は、記録媒体P(図8参照)がコネクタ31上を搬送されるため、記録媒体Pと被覆部材12との接触が生じないように、被覆部材12の高さは低いほうが好ましい。
これに対して、サーマルヘッドX1は、基板7の発熱部9が設けられた上面側に固定ピン8aを設け、基板7の下側に可動ピン8bを設けたことにより、基板7の上面側のサーマルヘッドX1の高さを大きくすることなく、接続端子2が破損する可能性を低減することができる。
固定ピン8aは、連結ピン8cに向けて厚みが大きくなる傾斜領域8a1を有している。そのため、固定ピン8aの剛性は連結ピン8cに向けて高くなり、基板7が挿入される固定ピン8aの端部の剛性を低く、固定ピン8aと連結ピン8cとの接合部分の剛性を高くすることができる。それにより、固定ピン8aと可動ピン8bとの間に基板7を挿入しやすくすることができるとともに、基板7をハウジング10に突き当てた際にコネクタピン8aが変形する可能性を低減することができる。
固定ピン8aの上端は、ハウジング10の最も高い部位よりも下方に位置している。そのため、固定ピン8a上に設けられた被覆部材12の高さを低くすることができ、基板7上を搬送される記録媒体P(図8参照)と、被覆部材12とが接触する可能性を低減することができる。それにより、記録媒体Pに紙キズが生じたり、コネクタ31がずれたりする可能性を低減することができる。
引出ピン8dの一部が、接触部8b2よりも下方の位置にてハウジング10の前壁10dに接合されていると、ハウジング10にケーブル(不図示)を装着した際に、基板7の厚み方向における下方に向けてハウジング10に外力が生じる場合がある。そのような場合、固定ピン8aが固定されているため、固定ピン8aと接続端子2との接続部を中心に回転モーメントが生じることとなり、可動ピン8bが、第1延伸部8b3と連結ピン8cとの接合部を中心として上方へ向けて変形することとなる。
その場合においても、可動ピン8bが可動部8b1にて変形することにより、基板7に上方に向けた外力が生じにくくなる。その結果、接続端子2と固定ピン8aとに応力が生じることを抑制し、サーマルヘッドX1の外部との電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
以下、ヘッド基体3とコネクタ31との接合について、図7を用いて説明する。
ヘッド基体3を構成する各部材が形成された基板7と、コネクタ31とを準備する。この時の基板7は、導電性接着剤23(図2参照)、被覆部材12(図2参照)、およびハードコート29(図2参照)は形成されていない。
次に、固定ピン8aと、可動ピン8bとの間の空間にヘッド基体3を挿入する。その際、図7(a)に示すように、固定ピン8aと基板7との間に隙間が生じるように、可動ピン8bを下方に押圧しながら、基板7を挿入する。基板7は、基板7の下面がハウジング10の支持部10eに接触した状態で挿入されているため、可動ピン8bが過剰に変形する可能性を低減することができる。
次に、図7(b)で示すように、基板7の端面7eを、ハウジング10の位置決め部10fに突き当てる。それにより、ヘッド基体3をコネクタ31に対して位置決めすることができる。
次に、可動ピン8bに対する下方へ向けた押圧力を解除する。それにより、可動ピン8bは、上方へ向けて変形することにより、基板7は、上方に向けて押圧されることとなる。そして、上方に変位した基板7は、固定ピン8aに接触することにより、図7(c)に示すように、基板7がコネクタ31に接合され、固定ピン8aと可動ピン8bとにより基板7が挟持されることとなる。
このように、サーマルヘッドX1は、可動ピン8bを下方に押圧しながら、基板7を固定ピン8aと可動ピン8bとの間に挿入し、下方に向けた押圧力を解除することにより、接続端子2と固定ピン8aとを電気的に接続することができる。その結果、接続端子2が、固定ピン8aにより削られる可能性を低減することができ、サーマルヘッドX1の外部との電気的な接続を確保することができる。
次に、各固定ピン8aに導電性接合材23を印刷により塗布し、リフローする。それにより、コネクタ31と基板7とが電気的に接続されるとともに、導電性接合材23により強固に機械的に接合される。
次に、固定ピン8aおよび接続端子2を被覆するように、被覆部材12を塗布する。被覆部材12を熱硬化性の樹脂により形成した場合、被覆部材12を塗布したヘッド基体3を両面テープ等が設けられた放熱体1上に、ヘッド基体3を載置する。そして、被覆部材12を硬化する。なお、被覆部材12を硬化させてから基板7を放熱体1に接合してもよく、基板7を放熱体1に接合してから、被覆部材12を塗布、硬化させてもよい。以上のようにして、サーマルヘッドX1を作製することができる。
次に、サーマルプリンタZ1について、図8を参照しつつ説明する。
図8に示すように、本実施形態のサーマルプリンタZ1は、上述のサーマルヘッドX1と、搬送機構40と、プラテンローラ50と、電源装置60と、制御装置70とを備えている。サーマルヘッドX1は、サーマルプリンタZ1の筐体(不図示)に設けられた取付部材80の取付面80aに取り付けられている。なお、サーマルヘッドX1は、後述する記録媒体Pの搬送方向Sに直交する方向である主走査方向に沿うようにして、取付部材80に取り付けられている。
搬送機構40は、駆動部(不図示)と、搬送ローラ43,45,47,49とを有している。搬送機構40は、感熱紙、インクが転写される受像紙等の記録媒体Pを図8の矢印S方向に搬送して、サーマルヘッドX1の複数の発熱部9上に位置する保護層25上に搬送するためのものである。駆動部は、搬送ローラ43,45,47,49を駆動させる機能を有しており、例えば、モータを用いることができる。搬送ローラ43,45,47,49は、例えば、ステンレス等の金属からなる円柱状の軸体43a,45a,47a,49aを、ブタジエンゴム等からなる弾性部材43b,45b,47b,49bにより被覆して構成することができる。なお、図示しないが、記録媒体Pがインクが転写される受像紙等の場合は、記録媒体PとサーマルヘッドX1の発熱部9との間に、記録媒体Pとともにインクフィルムを搬送する。
プラテンローラ50は、記録媒体PをサーマルヘッドX1の発熱部9上に位置する保護膜25上に押圧する機能を有する。プラテンローラ50は、記録媒体Pの搬送方向Sに直交する方向に沿って延びるように配置され、記録媒体Pを発熱部9上に押圧した状態で回転可能となるように両端部が支持固定されている。プラテンローラ50は、例えば、ステンレス等の金属からなる円柱状の軸体50aを、ブタジエンゴム等からなる弾性部材50bにより被覆して構成することができる。
電源装置60は、上記のようにサーマルヘッドX1の発熱部9を発熱させるための電流および駆動IC11を動作させるための電流を供給する機能を有している。制御装置70は、上記のようにサーマルヘッドX1の発熱部9を選択的に発熱させるために、駆動IC11の動作を制御する制御信号を駆動IC11に供給する機能を有している。
サーマルプリンタZ1は、図8に示すように、プラテンローラ50によって記録媒体PをサーマルヘッドX1の発熱部9上に押圧しつつ、搬送機構40によって記録媒体Pを発熱部9上に搬送しながら、電源装置60および制御装置70によって発熱部9を選択的に発熱させることにより、記録媒体Pに所定の印画を行う。なお、記録媒体Pが受像紙等の場合は、記録媒体Pとともに搬送されるインクフィルム(不図示)のインクを記録媒体Pに熱転写することによって、記録媒体Pへの印画を行う。
<第2の実施形態>
図9を用いて、サーマルヘッドX2について説明する。なお、同一の部材については同一の符号を付し、以下同様とする。
コネクタピン108は、固定ピン108aの形状がコネクタピン8と異なっている。固定ピン108aは、連結ピン8c側に厚肉部108a2を有している。言い換えると、固定ピン108aは、連結ピン8c側の厚みが基板7側の厚みよりも大きくなっており、固定ピン108aの厚みは、断続的に変化している。
それにより、固定ピン108aと連結ピン8cとの接合部分の強度を向上させることができる。そのため、固定ピン108aに下方から押圧力が生じた場合においても、固定ピン108aが破損する可能性を低減することができる。
固定ピン108aの上端が、ハウジング10の最も高い部位よりも上方に位置している。すなわち、固定ピン108aの上端が側壁10cよりも高く設けられている。この場合においても、固定ピン108aと連結ピン8cとの接合部分の強度を向上させることができる。
<第3の実施形態>
図10を用いて、サーマルヘッドX3について説明する。
コネクタ231は、コネクタピン208とハウジング10とを有している。コネクタピン208は、固定ピン208aと、可動ピン208bと、連結ピン8cと、引出ピン208dとを有している。固定ピン208aは、一定の厚みで接続端子2上に設けられている。
可動ピン208bは、可動部208b1と、接触部208b2と、第1延伸部208b3と、第3延伸部208b5とを有している。可動部208b1は、屈曲して形成されており、基板7の下面に接触するように構成されている。そのため、コネクタピン208では、可動部208b1が接触部208b2も兼ねる構成となっている。第1延伸部208b3は、連結ピン8cから基板7側へ延び、可動部208b1と接続されている。第3延伸部208b5は、接触部208b2から基板7側へ延びるように設けられている。引出ピン208dは、連結ピン8cの厚み方向における中央部から引き出されており、引出ピン208dが、接触部208b2よりも上方に配置されている。
可動ピン208bは、コネクタ231に基板7が挿入されると、可動部208b1が下方に向けて変形することとなり、固定ピン208aと基板7との間に隙間を形成することができる。その結果、基板7の挿入時に接続端子2が削られる可能性を低減することができ、サーマルヘッドX1の外部との電気的な接続の信頼性を確保することができる。
また、可動ピン208bが、第3延伸部208b5を有している。そのため、基板7を第3延伸部208b5に接触させることにより、可動部208b1を下方に向けて変形させることができる。その結果、基板7をコネクタ231に容易に嵌合させることができる。
<第4の実施形態>
図11,12を用いてサーマルヘッドX4について説明する。
ハウジング310は、上壁310aと、下壁310bと、側壁310cと、前壁310dと、支持部310eと、位置決め部310fと、突出部310gと、溝部310hとを備えている。前壁310dには、主走査方向に互いに間隔を空けて、基板7の厚み方向に延びるように溝部310hが設けられている。突出部310gは、隣り合う溝部310h同士の間に形成されている。同様に、上壁310aおよび下壁310bにも溝部310hと突出部310gとが形成されている。
溝部310hには、コネクタピン8の連結ピン8cが配置されており、連結ピン8cの一部が溝部310hに配置されている。それにより、連結ピン8cと接続された固定ピン8aの強度を向上させることができる。また、可動ピン8bが、溝部310hに配置された連結ピン8cを中心に変形することとなり、可動ピン8bの変形が固定ピン8aに伝わりにくくなる。その結果、固定ピン8aが接続端子2(図1参照)から剥離する可能性を低減することができる。
また、連結ピン8cが溝部310gに配置されることから、連結ピン8cの一部が、ハウジング310の前壁310dに接合されており、ハウジング310にコネクタピン8が接合されている。そのため、連結ピン8cが固定されることとなり、可動ピン8bが、連結ピン8cと第1延伸部8b3との接合部を中心に変形することとなる。その結果、可動ピン8bは、上方からの押圧力に対して、第1延伸部8b3が下方に向けて変形することが可能となり、可動ピン8bの変形量を大きくすることができる。それゆえ、固定ピン8aと可動ピン8bとの間に、基板7を挿入しやすくなり、製造効率を向上させることができる。
また、連結ピン8cが溝部310hに配置されることにより、コネクタピン8が突出部310gにより支持されることとなる。その結果、ケーブルの抜き差しによりハウジング310に外力が生じた場合においても、ハウジング310からコネクタピン8が剥離する可能性を低減することができる。
また、引出ピン8dは、接触部8b2よりも下方に配置されている。すなわち、基板7と可動ピン8bとの接触部8b2よりも、下方の位置にてコネクタピン8がハウジング310に固定されている。
そのため、引出ピン8dと可動ピン8bとを接続する連結ピン8cが変形可能な構成となり、可動ピン8bがさらに変形しやすい構成となるとともに、変形した可動ピン8bが、ハウジング310の下端から突出しにくい構成となる。すなわち、可動ピン8bを弾性変形しやすくするとともに、可動ピン8bがハウジング310から突出する可能性を低減することができる。それにより、基板7の挿入を効率よく行うことができるとともに、可動ピン8bが放熱板1などのサーマルヘッドX4を構成する他の部品に接触する可能性を低減することができる。
<第5の実施形態>
図13,14を用いてサーマルヘッドX5について説明する。サーマルヘッドX5は、被覆部材412がサーマルヘッドX1の被覆部材12と異なっており、その他の点は、サーマルヘッドX1と同一である。
被覆部材412は、第1被覆部材412aと第2被覆部材412bとを有している。第1被覆部材412aは、固定ピン8a側に設けられており、接続端子2、および固定ピン8aが外部に露出しないように設けられている。第2被覆部材412bは、可動ピン8b側に設けられており、可動ピン8bの一部が露出するように設けられている。第1被覆部材412aおよび第2被覆部材412bが設けられていることから、ヘッド基体3とコネクタ31との接合強度を高めることができる。
第1被覆部材412aおよび第2被覆部材412bは、エポキシ系の熱硬化樹脂、あるいは紫外線硬化樹脂により形成することができる。第1被覆部材412aおよび第2被覆部材412bは、同じ材料により形成してもよく、別材料により形成してもよい。
ここで、図6に示すサーマルヘッドX1は、固定ピン8aが導電性接着剤23により接続端子2に電気的および機械的に接続されており、固定ピン8aと接続端子2との接合は強固なものとなっている。これに対して、可動ピン8bは、接触部8b2により基板7と接触しているのみであり、固定ピン8aに比べると、基板7との接合強度は低くなる。
また、コネクタピン8は、サーマルヘッドX1の駆動時に生じる熱により、ハウジング10が熱膨張してコネクタピン8が変形を生じる場合がある。その際に、導電性接着剤23にて固定ピン8aが接続端子2に固定されているため、可動ピン8bが、変形の生じやすい構成となる。それにより、可動ピン8bの周囲に位置する被覆部材12に剥離が生じる場合がある
これに対して、被覆部材412は、固定ピン8aを覆うるとともに、可動ピン8bの一部を覆い残部が露出した状態で配置されている。そのため、ハウジング10およびコネクタピン8に熱膨張が生じた場合においても、可動ピン8bの自由度を確保することができ、樹脂による拘束力を小さくすることができる。それにより、可動ピン8bの周囲に位置する第2被覆部材412bに応力が生じにくい構成となる。
その結果、可動ピン8bの周囲に位置する第2被覆部材412が剥離を生じる可能性を低減することができ、コネクタ31の接合強度を確保することができる。そのため、コネクタ31が基板7から剥離する可能性を低減することができる。
また、可動ピン8bは、可動部8b1と、接触部8b2と、第1延伸部8b3と、第2延伸部8b4とを有しており、第1被覆部材412aが固定ピン8aを覆うとともに、第2被覆部材412bが可動ピン8bの一部が露出するように設けられ、第1延伸部8b3が第2被覆部材412bから露出されている。それにより、コネクタピン8に伸びる変形が生じても、第1延伸部8b3が変形することにより、コネクタピン8に生じた伸びを緩和することができる。
すなわち、コネクタピン8の伸びは、連結ピン8cを介して固定ピン8aから可動ピン8bに伝わることとなるが、第1延伸部8b3がコネクタピン8の伸びを緩衝する部位として機能し、可動ピン8bの周囲に位置する第2被覆部材412bに応力が生じ難くなる。その結果、第2被覆部材412bに剥離が生じる可能性を低減することができる。
また、第2被覆部材412bが接触部8b2を覆うように設けられている。それにより、第2被覆部材412bが基板7と接触部8b2とを接合するように機能する。その結果、接触部8b2が露出しない構成となり、基板7とコネクタ31との接合強度を向上させることができる。
また、連結ピン8cは、固定ピン8a側が第1被覆部材412aにより被覆されており、可動ピン8b側が第2被覆部材412bから露出している。そのため、第2被覆部材412bから露出した可動ピン8b側に位置する連結ピン8cが自由に変形できることとなる。その結果、連結ピン8cがコネクタピン8の伸びを緩和するように変形することができる。それゆえ、可動ピン8bの接触部8b2の周囲に配置された第2被覆部材412bに応力が生じにくくなり、第2被覆部材412bに剥離が生じる可能性を低減することができる。
なお、連結ピン8cの固定ピン8a側とは、連結ピン8cのうち固定ピン8aが接続される端部から、連結ピン8cの延びる方向の長さの15〜25%の領域を示し、連結ピン8cの可動ピン8b側とは、連結ピン8cのうち可動ピン8bが接続される端部から、連結ピン8cの延びる方向の長さの15〜25%の領域を示す。
また、第1被覆部材412aが、固定ピン8aあるいは接触部8b2を封止することが好ましい。第1被覆部材412aが、固定ピン8aあるいは接触部8b2を封止することにより、固定ピン8aの封止性を高めることができ、接触部8b2の接合強度を向上させることができる。
<第6の実施形態>
図15を用いてサーマルヘッドX6について説明する。サーマルヘッドX6は、被覆部材512がサーマルヘッドX1の被覆部材12と異なっており、その他の点は、サーマルヘッドX1と同一である。
サーマルヘッドX6は、被覆部材512が第1被覆部材512aと第2被覆部材512bとを備えている。第1被覆部材512aは、固定ピン8a上に設けられており、第2被覆部材512bは、可動ピン8b上に設けられている。第1被覆部材512aは、図15(a)に示すように、固定ピン8aを封止するように設けられている。第2被覆部材512bは、図15(b)に示すように、可動ピン8bを封止するように設けられている。そして、第2被覆部材512bの硬度が第1被覆部材512aの硬度よりも小さくなっている。
第1被覆部材512aは、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂により形成することができ、ショアD硬度でD80〜100であることが好ましい。また、熱膨張係数は常温で10〜20ppmであることが好ましい。
第2被覆部材512bは、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂により形成することができ、ショアD硬度でD60〜80であることが好ましい。また、熱膨張係数は常温で60〜100ppmであることが好ましい。
なお、第1被覆部材512aおよび第2被覆部材512bの硬度は、例えば、JIS K 6253のデュロメータ(タイプD)により測定することができる。例えば、デュロメータを第1被覆部材512aの任意の3点にてそれぞれ測定し、その平均値をとって第1被覆部材512aの硬度とすることができる。なお、第2被覆部材512bについても同様である。また、デュロメータではなく、ショア硬度計等を用いて測定してもよい。
サーマルヘッドX6は、第2被覆部材512bの硬度が、第1被覆部材512aの硬度よりも小さい構成を有している。そのため、コネクタピン8に熱膨張が生じた場合においても、可動ピン8bの周囲に位置する第2被覆部材512bの硬度が小さいことから、可動ピン8bの変形に対して第2被覆部材512bが追従することができる。
その結果、第2被覆部材512bの内部に生じる応力を緩和することができ、第2被覆部材512bに剥離が生じる可能性を低減することができ、コネクタ31の接合強度を確保することができる。そのため、コネクタ31が基板7から剥離する可能性を低減することができる。
また、第2被覆部材512bの熱膨張係数が、第2被覆部材512aの熱膨張係数よりも大きいことが好ましい。それにより、第2被覆部材512aが可動ピン8bの変形に追従しやすくなる。その結果、コネクタピン8の伸びに対して生じる第2被覆部材512bの内部に生じる応力を緩和することができる。
なお、必ずしも第2被覆部材512bの熱膨張係数が、第2被覆部材512aの熱膨張係数よりも大きくなくてもよい。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、第1の実施形態であるサーマルヘッドX1を用いたサーマルプリンタZ1を示したが、これに限定されるものではなく、サーマルヘッドX2〜X6をサーマルプリンタZ1に用いてもよい。また、複数の実施形態であるサーマルヘッドX1〜X6を組み合わせてもよい。
サーマルヘッドX1〜X6では、コネクタ31が、配列方向の中央部に配置された例を示したが、配列方向の両端部に設けてもよい。
また、蓄熱層13に隆起部13bを形成せず、電気抵抗層15の発熱部9を、蓄熱層13の下地部13a上に配置してもよい。また、蓄熱層13を基板7の上面の全域にわたって設けてもよい。
また、蓄熱層13上に共通電極17および個別電極19を形成し、共通電極17と個別電極19との間の領域のみに電気抵抗層15を形成することにより、発熱部9を構成してもよい。
さらにまた、電気抵抗層15を薄膜形成することにより、発熱部9の薄い薄膜ヘッドを例示して示したが、これに限定されるものではない。例えば、各種電極をパターニングした後に、電気抵抗層15を厚膜形成することにより、発熱部9の厚い厚膜ヘッドに本発明を用いてもよい。さらに、発熱部9を基板の端面に形成する端面ヘッドに本技術を用いてもよい。
なお、被覆部材12を、駆動IC11を被覆するハードコート29とを同じ材料により形成してもよい。その場合、ハードコート29を印刷する際に、被覆部材12が形成される領域にも印刷して、ハードコート29と被覆部材12とを同時に形成してもよい。
X1〜X6 サーマルヘッド
Z1 サーマルプリンタ
1 放熱体
2 接続端子
3 ヘッド基体
4 グランド電極
7 基板
8 コネクタピン
8a 固定ピン
8b 可動ピン
8b1 可動部
8b2 接触部
8b3 第1延伸部
8b4 第2延伸部
8c 連結ピン
8d 引出ピン
9 発熱部
10 ハウジング
10a 上壁
10b 下壁
10c 側壁
10d 前壁
10e 支持部
10f 位置決め部
10g 突出部
11 駆動IC
12 被覆部材
13 蓄熱層
15 電気抵抗層
17 共通電極
19 個別電極
21 IC−コネクタ接続電極
23 導電性接着剤
25 保護層
26 IC−IC接続電極
27 被覆層
29 ハードコート

Claims (15)

  1. 基板と、
    該基板上に設けられた発熱部と、
    前記基板上に設けられ、前記発熱部に電気的に接続された電極と、
    該電極に電気的に接続された固定ピン、該固定ピンとともに前記基板を挟持する可動ピン、および、前記固定ピンと前記可動ピンとを連結する連結ピンを有するコネクタと、を備え、
    前記可動ピンは、屈曲または湾曲した可動部と、前記基板と接触する接触部とを有しており、
    前記可動ピンは、前記固定ピンよりも前記連結ピンから突出して設けられており、
    前記接触部が、前記固定ピンの先端よりも前記連結ピン側に位置することを特徴とするサーマルヘッド。
  2. 前記固定ピンは、前記連結ピン側に厚肉部を有する、請求項1に記載のサーマルヘッド。
  3. 前記固定ピンは、前記連結ピンに向けて厚みが大きくなる傾斜領域を有する、請求項1または2に記載のサーマルヘッド。
  4. 前記コネクタは、ハウジングをさらに備え、
    前記連結ピンの一部が前記ハウジングに接合されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
  5. 前記コネクタは、ハウジングをさらに備え、
    前記固定ピンの上端は、前記ハウジングの最も高い部位よりも下方に位置する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
  6. 前記コネクタは、前記連結ピンから引き出された引出ピンをさらに備え、
    該引出ピンの一部が、前記接触部よりも下方の位置にて前記ハウジングに接合されている、請求項4または5に記載のサーマルヘッド。
  7. 前記可動ピンは、前記連結ピンから前記基板側へ延び、前記可動部と接続された第1延伸部と、前記可動部から前記連結ピン側へ延び、前記接触部と接続された第2延伸部と、を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
  8. 前記固定ピンおよび前記可動ピン上に設けられた被覆部材をさらに備え、
    該被覆部材は、前記固定ピンを覆うとともに、前記可動ピンの一部を覆い残部が露出した状態で配置されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
  9. 前記固定ピンおよび前記可動ピン上に設けられた被覆部材をさらに備え、
    該被覆部材は、前記固定ピンを覆うとともに、前記可動ピンの一部を覆い残部が露出した状態で配置されており、
    前記第1延伸部が、前記被覆部材から露出されている、請求項7に記載のサーマルヘッド。
  10. 前記接触部が前記被覆部材により覆われている、請求項8または9に記載のサーマルヘッド。
  11. 前記連結ピンは、前記固定ピン側が前記被覆部材により覆われており、前記可動ピン側が前記被覆部材から露出している、請求項8〜10のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
  12. 前記被覆部材は、前記固定ピン側に設けられた第1被覆部材と、前記可動ピン側に設けられた第2被覆部材とを有し、
    前記第2被覆部材の硬度が、前記第1被覆部材の硬度よりも低い、請求項8〜11のいずれかに記載のサーマルヘッド。
  13. 前記固定ピン上に設けられた第1被覆部材と、
    前記可動ピン上に設けられた第2被覆部材と、をさらに備え、
    前記第2被覆部材の硬度が、前記第1被覆部材の硬度よりも低い、請求項1〜7のいずれか一項に記載のサーマルヘッド。
  14. 請求項1〜13のうちいずれか一項に記載のサーマルヘッドと、
    前記発熱部上に記録媒体を搬送する搬送機構と、
    前記発熱部上に前記記録媒体を押圧するプラテンローラと、を備えることを特徴とするサーマルプリンタ。
  15. 基板と、
    該基板上に設けられた発熱部と、
    前記基板上に設けられ、前記発熱部に電気的に接続された電極と、
    該電極に電気的に接続された固定ピン、該固定ピンとともに前記基板を挟持する可動ピン、および、前記固定ピンと前記可動ピンとを連結する連結ピンを有するコネクタと、を備え、
    前記可動ピンは、屈曲または湾曲した可動部と、前記基板と接触する接触部とを有しており、
    前記可動ピンは、前記固定ピンよりも前記連結ピンから突出して設けられており、
    前記接触部が、前記突出ピンの先端よりも前記連結ピン側に位置するサーマルヘッドの製造方法において、
    前記可動ピンを下方に押圧しながら、前記基板を前記固定ピンと前記可動ピンとの間に挿入し、下方に向けた押圧力を解除することにより、前記電極と前記固定ピンとを電気的に接続することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。


JP2016529517A 2014-06-24 2015-06-18 サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ Active JP6082167B2 (ja)

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