JP6556656B2 - 接続構造、サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ - Google Patents

接続構造、サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ Download PDF

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Description

開示の実施形態は、接続構造、サーマルヘッドおよびサーマルプリンタに関する。
従来、サーマルプリンタにおいては、サーマルヘッドに接続されたフレキシブル配線基板と、搬送機構に備えられた接続端子とを電気的に接続して、サーマルヘッドに電流を供給している。また、フレキシブル配線基板と接続端子とを接続する接続構造について、フレキシブル配線基板を湾曲させて互いに当接させ、当接部に設けられた開口に接続端子を挿通してランドと接続する構造が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平8−172246号公報
しかしながら、従来の接続構造において、ランドと接続端子との電気的接続が確保できない場合があった。具体的には、湾曲させたフレキシブル配線基板の当接面同士を接着剤で接着する際に、当接面からはみ出した余剰な接着剤が開口を経由して露出面側のランドにまで達し、ランドが絶縁性の接着剤で覆われてしまうためである。
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、当接面からの余剰な接着剤のはみ出しを抑制し、ランドと接続端子との良好な接続状態を実現する接続構造、サーマルヘッドおよびサーマルプリンタを提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係る接続構造は、配線層と、第1面および第2面と、前記第1面から前記第2面に貫通する第1開口および第2開口と、前記第1面の前記第1開口の外周面に設けられ前記配線層に電気的に接続されるランドと、を有するフレキシブル配線基板を備え、前記フレキシブル配線基板は、前記第2面における前記第1開口および前記第2開口が対向するように折り曲げられており、前記第1開口および前記第2開口から離して配置される第1凹部を前記第2面に有する。
また、実施形態の一態様に係るサーマルヘッドは、発熱部と、前記発熱部に電気的に接続される電極と、を有するヘッド基体と、前記ヘッド基体に電気的に接続される上記に記載の接続構造と、を備えている。
また、実施形態の一態様に係るサーマルプリンタは、発熱部と、前記発熱部に電気的に接続される電極と、を有するヘッド基体と、前記ヘッド基体に電気的に接続される上記に記載の接続構造と、接続端子を有し、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、前記接続端子は、前記第2開口から前記第1開口へ挿通され、前記ランドに電気的に接続されている。
実施形態の一態様の接続構造、サーマルヘッドおよびサーマルプリンタによれば、当接面からの余剰な接着剤のはみ出しを抑制し、ランドと接続端子との良好な接続状態を実現することができる。
図1は、実施形態に係る接続構造の断面図である。 図2は、実施形態に係るフレキシブル配線基板の第2面同士を接着する前の段階を示す断面図である。 図3は、実施形態に係るフレキシブル配線基板の第2面同士を接着させている段階を示す断面図である。 図4は、実施形態に係るフレキシブル配線基板を第2面側から見た平面図である。 図5は、実施形態に係るフレキシブル配線基板を第1面側から見た平面図である。 図6は、実施形態に係るサーマルプリンタの模式図である。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する接続構造、サーマルヘッドおよびサーマルプリンタの実施形態について説明する。なお、以下に示す各実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
図1は、実施形態に係る接続構造X1の構成を示す断面図である。
実施形態に係る接続構造X1は、図1に示すように、フレキシブル配線基板10(以下FPC10と称する)と、接続端子50とを備えている。また、FPC10は、配線層11と、第1面12と、第2面13と、第1面12から第2面13に貫通する第1開口14および第2開口15と、第1面12の第1開口14の外周面に設けられ配線層11に電気的に接続されるランド16とを備えている。
ここで、実施形態に係る接続構造X1は、第1開口14および第2開口15から離して配置される第1凹部17を第2面13に設けている。これにより、第2面13同士を接着する接着剤20の逃がし溝として第1凹部17を機能させ、第2面13からの余剰な接着剤20のはみ出しを抑制することができる。以下、実施形態に係る接続構造X1の詳細について説明する。
FPC10は、可撓性のある配線基板であり、第1面12と、第2面13とを有する。FPC10は、第2面13側のベース部材10aと、配線層11と、第1面12側のカバー部材10bとで構成され、パターニングされた配線層11が、ベース部材10aの第2面13とは反対の面に配置されている。そして、ベース部材10aの第2面13とは反対の面は、さらにカバー部材10bによってほぼ全域にわたって覆われている。また、配線層11上のカバー部材10bで覆われていない領域には、ランド16が設けられている。ベース部材10aおよびカバー部材10bは、例えばポリイミド樹脂などの絶縁性樹脂で構成される。また、配線層11は、例えば電解銅箔や圧延銅箔などの金属箔で構成され、金属箔が所定の回路パターンにパターニングされている。
FPC10には、平面視で円形状をなしている第1開口14および第2開口15が設けられており、第1開口14および第2開口15が対向するように折り曲げられている。本実施形態においては、第1開口14aと第2開口15aとが対向し、第1開口14bと第2開口15bとが対向するように折り曲げられている。また、FPC10は、第2面13同士が向かい合うように折り曲げられており、FPC10の第2面13同士が当接し接着剤20で接着される当接部30と、FPC10の折り曲げ部位に相当する湾曲した湾曲部40とを有する。接着剤20は、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂、フェノール樹脂などの絶縁性樹脂で構成される。
第1開口14の第1面12側の周囲は、配線層11と電気的に接続されたランド16が設けられている。また、ランド16は第1開口14の内部にも設けられている。ランド16は、例えば、Niめっき、Auめっき、Pdめっき、またははんだめっきで構成される。
接続端子50は、第2開口15側から第1開口14および第2開口15を貫通するように挿通されており、導電部材21を介してランド16と電気的に接続されている。本実施形態においては、第1開口14aおよび第2開口15aに接続端子50が挿通され、第1開口14bおよび第2開口15bに別の接続端子50が挿通されている。
導電部材21は、ランド16と、接続端子50とを電気的に接続している。図1においては、導電部材21はランド16の上面に配置されているが、導電部材21は第1開口14の内部に設けられていてもよい。導電部材21は、例えば、はんだ材料または電気絶縁性の樹脂中に導電性粒子が混入された導電材料で構成される。なお、接続端子50との接触性を考慮すると、導電部材21としてはんだ材料を用いることが好ましい。
接続端子50は、例えば後述する搬送機構に設けられている接続端子である。接続端子50は、金属などの導電性材料により構成されており、円柱状の形状を有する。図1においては、接続端子50は真っ直ぐな形状を有するが、第1開口14および第2開口15を挿通可能であれば、折れ曲がった形状としてもよい。
ここで、FPC10の当接部30にある第2面13には、第1開口14および第2開口15から離して配置される第1凹部17が設けられている。このように、当接部30にある第2面13に第1凹部17を設けることにより、FPC10の第2面13同士を接着剤20で接着する際に、第1凹部17を余剰な接着剤20の逃がし溝として機能させることができる。したがって、第2面13から第1開口14または第2開口15への余剰な接着剤20のはみ出しを抑制することができる。
なお、第1凹部17が第1開口14(または第2開口15)と接するように設けられていた場合、第1凹部17と第1開口14(または第2開口15)とが接している箇所から余剰な接着剤20が第1開口14(または第2開口15)にはみ出す恐れがある。すなわち、第1凹部17が第1開口14(または第2開口15)と接するように設けられていると、接着剤20の逃がし溝としての機能を十分に果たすことができない。したがって、第1凹部17は、第1開口14および第2開口15から所定の間隔をあけて離れて配置されるとよい。
なお、図1においては、第1開口14が配置される側の第2面13に、第1凹部17が設けられている。しかしながら、第1凹部17は第2開口15が配置される側の第2面13に設けられていてもよいし、第1開口14が配置される側の第2面13、および第2開口15が配置される側の第2面13の両方に設けられていてもよい。例えば、第2面13の両方に第1凹部17を設けることにより、余剰な接着剤20をより多く逃がすことができることから、余剰な接着剤20のはみ出しをさらに抑制することができる。
さらに、第2面13の両方に第1凹部17が設けられる場合、両方の第1凹部17が重なり合う部分を持つように配置されていてもよい。両方の第1凹部17が重なり合う部分を持つことにより、両方の第1凹部17が一体となって余剰な接着剤20を逃がすことができることから、余剰な接着剤20のはみ出しをさらに抑制することができる。
また、実施形態に係るFPC10においては、当接部30にある第2面13に、第1開口14および第2開口15の一方または双方に接するように配置される第1凸部18が設けられるとよい。第1凸部18は、余剰な接着剤20が第2面13にある場合に、第1開口14または第2開口15への余剰な接着剤20のはみ出しを抑制するストッパとしての機能を有する。したがって、FPC10に第1凸部18が設けられることにより、第2面13からの接着剤20のはみ出しをさらに抑制することができる。
なお、図1においては、第1開口14が配置される側の第2面13に、第1凸部18が設けられている。しかしながら、第1凸部18は第2開口15が配置される側の第2面13に設けられていてもよいし、第1開口14が配置される側の第2面13、および第2開口15が配置される側の第2面13の両方に設けられていてもよい。
さらに、第2面13の両方に第1凸部18が設けられる場合、両方の第1凸部18が重なり合う部分を持つように配置されていてもよい。両方の第1凸部18が重なり合う部分を持つことにより、両方の第1凸部18が一体のストッパとして機能することから、余剰な接着剤20のはみ出しをさらに抑制することができる。
また、図1においては、対向する第2面13同士の一方に、第1凹部17および第1凸部18が両方設けられている。しかしながら、対向する第2面13同士の片方ずつに、それぞれ第1凹部17と第1凸部18とを設けてもよい。
また、実施形態に係るFPC10においては、当接部30と湾曲部40との間に接着剤20のフィレット(裾広がり部)20aを設けるとよい。当接部30と湾曲部40との間にフィレット20aを設けることにより、湾曲部40が外力により変形する際に生じる応力を、フィレット20aで緩和することができる。したがって、湾曲部40で生じた応力が当接部30に到達することを抑制することができることから、当接部30の第2面13同士の剥離を抑制することができる。
また、実施形態に係るFPC10においては、第1面12上の第1凸部18に対応する位置に、第2凸部19が設けられるとよい。さらに、FPC10においては、湾曲部40の折り曲げ部位に空隙41が設けられるとよい。なお、第2凸部19および空隙41が備える機能については後述する。
次に、実施形態に係るFPC10の製造方法について、図2および図3を用いて説明する。図2は、FPC10の第2面13同士を接着する前の段階を示す断面図である。
FPC10は、ベース部材10aと、配線層11と、カバー部材10bとを積層して、第1面12および第2面13に圧力をかけて熱圧着させることにより形成される。そして、第1面12および第2面13に圧力をかける際に、第2面13と当接する部材の対応する位置に凹凸をあらかじめ設けておくことにより、第1凹部17および第1凸部18を形成できる。また、第2凸部19は、配線層11の厚みを利用することにより形成できる。
さらに別の方法として、FPC10の第1開口14および第2開口15をパンチングで抜く際に、対応する位置に凹凸を設けた金型で固定しながらパンチングすることにより、第1凹部17、第1凸部18および第2凸部19を形成できる。
そして、第2面13の所定の位置に接着剤20を塗布して、第1開口14および第2開口15が対向し、第2面13同士が当接するように折り曲げる。
図3は、FPC10の第2面13同士を接着させている段階を示す断面図である。図3に示すように、第2面13同士を当接させてから、FPC10を支持台61にのせて、押圧部材60を用いて第1面12側から押圧し、当接部30の第2面13同士を接着剤20で接着する。
ここで、第1面12の第1凸部18に対応する位置に上述の第2凸部19を設けているので、押圧部材60で第1面12を押圧する際に、押圧部材60からの押圧力を直接的に第1凹部17に伝達できる。したがって、接着剤20が第1凸部18と第2面13との間に入りにくくなることから、第2面13から第1開口14または第2開口15への接着剤20のはみ出しをさらに抑制することができる。
なお、図3においては、第1開口14が配置される側の第1面12に、第2凸部19が設けられている。しかしながら、第2凸部19は第2開口15が配置される側の第1面12、すなわち支持台61側の第1面12に設けられていてもよい。
また、図3で示すように、湾曲部40は、当接部30よりも厚みが厚いとよい。湾曲部40の厚さを当接部30よりも厚くすることにより、FPC10を過度に屈曲させることなく第2面13同士を当接させることが可能となる。したがって、FPC10の屈曲により配線層11が断線する恐れがなくなるため、信頼性の高いFPC10が実現できる。なお、当接部30および湾曲部40の厚みとは、FPC10の厚み方向における長さを示している。
次に、実施形態に係るFPC10の第1凹部17、第1凸部18および第2凸部19の平面視での配置について、図4および図5を用いて説明する。図4は、FPC10を第2面13側から見た平面図である。
第1凸部18は、上述のように第1開口14に接して第2面13に配置される。また、図4に示すように第1凸部18は、第1開口14を囲むように配置するとよい。第1凸部18で第1開口14を囲むことにより、接着剤20のはみ出しを抑制するストッパが第1開口14を囲むことから、第1開口14への余剰な接着剤20のはみ出しをさらに抑制することができる。
さらに、第1開口14を囲む第1凸部18において、平面視で第1凸部18の外周から突出する突出部18aを設けるとさらによい。突出部18aにより、第1開口14の周囲を第1凸部18が覆うこととなるため、第2面13からの余剰な接着剤20のはみ出しをさらに抑制することができる。
第1凹部17は、上述のように第1開口14から離して第2面13に配置される。また、図4に示すように第1凸部18は、第1開口14と第1凹部17との間に設けるとよい。第1開口14と、接着剤20の逃がし溝としての機能を有する第1凹部17との間に、ストッパとしての機能を有する第1凸部18を設けることにより、第1凹部17に蓄積された余剰な接着剤20のはみ出しをさらに抑制することができる。
さらに、図4に示すように、隣接する第1開口14aと第1開口14bとの間に、第1凹部17を配置するとよい。隣接する第1開口14同士の狭いスペースに接着剤20が位置した場合、狭いスペースから第1開口14に接着剤20がはみ出す可能性が高い。そこで、逃がし溝である第1凹部17を狭いスペースに設けることにより、第2面13からの接着剤20のはみ出しをさらに抑制することができる。
また、図4に示すように、平面視で直線状の溝が複数設けられる形状で、第1凹部17を構成することができる。第1凹部17を直線状の溝で構成することにより、第1凹部17を形成する金型の凹凸構造をシンプルにできるので、生産性の高いFPC10を実現することができる。
さらに、図4に示すように、第1凹部17について、複数の直線状の溝をジグザグ状に配列することができる。複数の直線状の溝をジグザグ状に配列することにより、複数の第1開口14がジグザグ状に配置された場合に、隣接する第1開口14同士の狭いスペースに対して、より横幅の広い直線状の溝を配置することができる。したがって、余剰な接着剤20をより多く逃がすことができることから、余剰な接着剤20のはみ出しをさらに抑制することができる。
なお、図4においては、第1凹部17を平面視で直線状の溝として配置しているが、第1凹部17は直線状の溝でなくともよい。例えば、平面視で第1凸部18の外周部を囲むように第1凹部17を設けてもよい。
図5は、FPC10を第1面12側から見た平面図である。第1面12の第1開口14の外周面に、ランド16が設けられている。そして、第1凸部18(図4参照)に対応する第1面12上の位置に、第2凸部19が設けられている。本実施形態においては、第1凸部18が第1開口14を囲んでいることから、第2凸部19も第1開口14を囲んで配置するとよい。
なお、配線層11は、ランド16と電気的に接続され、ランド16からFPC10の他の箇所に至る配線経路が破線で示すようにパターニングされている。
図6は、実施形態に係るサーマルヘッドY1を備えたサーマルプリンタZ1の模式図である。実施形態に係るサーマルヘッドY1は、発熱部71と、発熱部71に電気的に接続される電極72と、を有するヘッド基体70と、ヘッド基体70に電気的に接続される実施形態に係る接続構造X1と、を備えている。
また、実施形態に係るサーマルプリンタZ1は、ヘッド基体70と、ヘッド基体70に電気的に接続される実施形態に係る接続構造X1と、搬送機構と、プラテンローラ80とを備えている。そして、搬送機構に備えられた接続端子50は、接続構造X1の第2開口15から第1開口14へ挿通され、ランド16に電気的に接続されている(図1参照)。
ヘッド基体70は、発熱部71と、発熱部71に電気的に接続される電極72とを有し、発熱部71および電極72が基板73のおもて面に配置されている。そして、発熱部71を構成する複数の素子は、記録媒体Pの搬送方向Sに直交する方向(主走査方向)に沿って配列されている。発熱部71を構成する複数の素子は、例えば、100dpi〜2400dpi(dots per inch)などの密度で配置される。
発熱部71は、例えば、TaN系、TaSiO系、TaSiNO系、TiSiO系、TiSiCO系またはNbSiO系などの電気抵抗の比較的高い電気抵抗層を有する。そして、電極72に電圧が印加された場合に、ジュール加熱によって電気抵抗層が発熱する。
搬送機構は、接続端子50と、駆動部材51と、搬送ローラ52〜55とを有する。搬送機構は、記録媒体Pを搬送方向Sに搬送して、サーマルヘッドY1の発熱部71上に搬送するためのものである。駆動部材51は、搬送ローラ52〜55を駆動す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52〜55は、例えば、ステンレスなどの金属からなる円柱状の軸体を、ブタジエンゴムなどからなる弾性部材により被覆して構成することができる。
プラテンローラ80は、記録媒体PをサーマルヘッドY1の発熱部71上に押圧する機能を有する。プラテンローラ80は、主走査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71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80は、例えば、ステンレスなどの金属からなる円柱状の軸体を、ブタジエンゴムなどからなる弾性部材により被覆して構成することができる。
そして、サーマルプリンタZ1は、プラテンローラ80によって記録媒体PをサーマルヘッドY1の発熱部71上に押圧しつつ、搬送機構によって記録媒体Pを発熱部71上に搬送しながら、発熱部71の各素子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。
一方で、モータなどからなる上述の駆動部材51は、搬送ローラ52〜55を動作させる際に高熱を発生する場合がある。そして、駆動部材51から発生した熱がヘッド基体70に伝達すると、発熱部71の温度が設計時に想定された温度よりも上昇し、記録媒体Pへの印画に悪影響を与える場合がある。
そこで、実施形態に係るサーマルプリンタZ1においては、図6に示すように、駆動部材51とヘッド基体70との間に、FPC10の湾曲部40(図1参照)の折り曲げ部位に設けられた空隙41を配置するとよい。断熱効果のある空隙41を駆動部材51とヘッド基体70との間に配置することにより、駆動部材51から発生した熱がヘッド基体70に伝達されにくくなる。したがって、発熱部71の温度を設計時に想定された温度に維持することができることから、発熱部71での記録媒体Pへの印画を設計時に想定した画質で行うことができる。
また、湾曲部40の折り曲げ部位に空隙41を配置することにより、湾曲部40に押圧力が加わったとしても、湾曲部40が柔軟に変形することができ、FPC10に破損が生じ難くなる。
以上、本発明の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、上記実施形態ではフレキシブル配線基板を用いて接続構造X1を構成したが、リジッドフレキシブル配線基板を用い、リジッドフレキシブル配線基板のフレキシブル配線基板部分を折り曲げて、接続構造X1を構成してもよい。
また、上記実施形態では第1開口14および第2開口15を平面視で円形状とし、接続端子50を円柱状としたが、第1開口14および第2開口15を平面視で矩形形状とし、接続端子50を角柱状としてもよい。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
X1 接続構造
Y1 サーマルヘッド
Z1 サーマルプリンタ
10 フレキシブル配線基板
11 配線層
12 第1面
13 第2面
14 第1開口
15 第2開口
16 ランド
17 第1凹部
18 第1凸部
19 第2凸部
20 接着剤
20a フィレット
30 当接部
40 湾曲部
41 空隙
50 接続端子
51 駆動部材
70 ヘッド基体
71 発熱部
72 電極
80 プラテンローラ

Claims (7)

  1. 配線層と、第1面および第2面と、前記第1面から前記第2面に貫通する第1開口および第2開口と、前記第1面の前記第1開口の外周面に設けられ前記配線層に電気的に接続されるランドと、を有するフレキシブル配線基板を備え、
    前記フレキシブル配線基板は、前記第2面における前記第1開口および前記第2開口が対向するように折り曲げられており、
    前記第1開口および前記第2開口から離して配置される第1凹部を前記第2面に有し、
    前記フレキシブル配線基板は、前記第1開口および前記第2開口の一方または双方に接するように配置される第1凸部を前記第2面にさらに有し、
    前記フレキシブル配線基板は、前記第1凸部に対応する前記第1面上の位置に第2凸部をさらに有すること
    を特徴とする接続構造。
  2. 前記フレキシブル配線基板は、複数の前記第1開口および複数の前記第2開口を有し、複数の前記第1開口および複数の前記第2開口がそれぞれ対向するように折り曲げられており、隣接する前記第1開口の間および隣接する前記第2開口の間の一方または双方に前記第1凹部が配置されること
    を特徴とする請求項1に記載の接続構造。
  3. 前記フレキシブル配線基板は、前記第2面同士が当接する当接部と、折り曲げ部位に対応する湾曲部と、をさらに有し、
    前記湾曲部は、前記当接部よりも厚みが厚いこと
    を特徴とする請求項1または2に記載の接続構造。
  4. 前記フレキシブル配線基板は、前記当接部と前記湾曲部との間に接着剤のフィレットをさらに有すること
    を特徴とする請求項に記載の接続構造。
  5. 発熱部と、前記発熱部に電気的に接続される電極と、を有するヘッド基体と、
    前記ヘッド基体に電気的に接続される請求項1〜のいずれか一つに記載の接続構造と、
    を備えることを特徴とするサーマルヘッド。
  6. 発熱部と、前記発熱部に電気的に接続される電極と、を有するヘッド基体と、
    前記ヘッド基体に電気的に接続される請求項1〜のいずれか一つに記載の接続構造と、
    接続端子を有し、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、
    前記接続端子は、前記第2開口から前記第1開口へ挿通され、前記ランドに電気的に接続されること
    を特徴とするサーマルプリンタ。
  7. 前記搬送機構は、駆動部材をさらに有し、
    前記フレキシブル配線基板は、折り曲げ部位に空隙があるように折り曲げられており、
    前記空隙は、前記駆動部材と前記ヘッド基体との間に配置されること
    を特徴とする請求項に記載のサーマルプリンタ。
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