JP7001388B2 - サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリントヘッドの製造方法 - Google Patents

サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリントヘッドの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、サーマルプリントヘッドおよびサーマルプリントヘッドの製造方法に関する。
特許文献1には、従来のサーマルプリントヘッドの一例が開示されている。同文献に開示されたサーマルプリントヘッドは、基板、電極層、抵抗体層、および、保護層を備えている。基板は、絶縁材料からなる板状の基材と当該基材の表面に形成されたグレーズ層とを含んでいる。グレーズ層は、たとえばガラスからなる。電極層は、基板(グレーズ層)上に形成されており、抵抗体層に選択的に電流を流すための電流経路を構成している。電極層は、共通電極および複数の個別電極を有している。共通電極と個別電極とは、電気的に対極となる。共通電極は、副走査方向に延びる複数の帯状部分を備えている。当該複数の帯状部分は、主走査方向に沿って配列され、これらの帯状部分は根元では繋がっている。抵抗体層のうち共通電極の一部(上記帯状部分)と個別電極とによって主走査方向に挟まれた部位が発熱部となる。保護層は、電極層および抵抗体層を保護するためのものであり、たとえばガラスからなる。
特開2012-228871号公報
上記のように構成されたサーマルプリントヘッドの製造過程において、上記帯状部分が細くなる現象が発生することがある。たとえば抵抗体層の抵抗値を調整するために、複数回焼成を行うことがあり、当該焼成を繰り返し行った場合に、上記現象が発生する。その結果、帯状部分の一部で断線が生じる可能性があった。
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて考え出されたものであり、その目的は、電極層の断線を抑制し、信頼性の高いサーマルプリントヘッドおよび当該サーマルプリントヘッドの製造方法を提供することにある。
本発明の第1の側面によって提供されるサーマルプリントヘッドは、基板と、主走査方向に延びる連結部、および、各々が前記連結部を基端に副走査方向に延びる複数の櫛歯部を有する共通電極と、各々が副走査方向に延びており、かつ、各々の一端が主走査方向において隣り合う前記櫛歯部どうしの間に入り込む複数の個別電極と、前記複数の櫛歯部および前記複数の個別電極に交差した抵抗体層と、前記抵抗体層を覆う保護層と、を備えており、前記複数の櫛歯部の各々は、前記基端側から先端側に向かうほど主走査方向寸法が次第に小さくなる櫛歯第1部を含むことを特徴とする。
前記サーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態においては、前記複数の個別電極の各々は、副走査方向において前記一端側に向かうほど主走査方向寸法が次第に小さくなる個別第1部を含み、各前記櫛歯第1部の副走査方向寸法は、各前記個別第1部の副走査方向寸法よりも大きい。
前記サーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態においては、前記各櫛歯部は、前記櫛歯第1部よりも先端側に位置する帯状の櫛歯第2部を、さらに含んでいる。
前記サーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態においては、前記各櫛歯部は、前記連結部と前記櫛歯第1部との間に介在する櫛歯第3部を、さらに含み、前記櫛歯第3部の主走査方向寸法は、前記櫛歯第2部の主走査方向寸法よりも大きい。
前記サーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態においては、前記複数の個別電極の各々は、前記一端を含む帯状の個別第2部を含む。
前記サーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態においては、前記複数の個別電極の各々は、ワイヤがボンディングされた個別第3部、および、前記個別第3部と前記個別第2部とを導通させる個別第4部をさらに含む。
前記サーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態においては、前記複数の櫛歯第2部および前記複数の個別第2部は、前記基板と前記抵抗体層との間に介在している。
前記サーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態においては、前記個別電極の前記一端は、主走査方向視において、前記櫛歯第1部に重なる。
前記サーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態においては、前記抵抗体層は、前記基板の厚さ方向視において、前記櫛歯第1部の一部に重なる。
前記サーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態においては、前記抵抗体層は、前記基板の厚さ方向視において、前記複数の櫛歯第2部および前記複数の個別第2部に略直交している。
前記サーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態においては、前記各櫛歯部は、さらに、前記櫛歯第1部と前記櫛歯第2部との間に挟まれ、前記主走査方向寸法が前記櫛歯第1部および前記櫛歯第2部よりも狭小な櫛歯第4部を有する。
前記サーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態においては、前記複数の個別第2部の各々および前記複数の櫛歯第2部の各々は、前記基板の厚さ方向視において、前記抵抗体層を挟んで、副走査方向下流側の主走査方向寸法が、副走査方向上流側の主走査方向寸法よりも小さい。
前記サーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態においては、前記連結部および前記複数の櫛歯部は、主な材質が第1金属であり、前記連結部上には、主な材質が第2金属である補助電極が形成されている。
前記サーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態においては、前記複数の個別電極は、主な材質が前記第1金属である。
前記サーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態においては、前記第1金属は、Auであり、前記第2金属は、Agである。
前記サーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態においては、前記保護層は、ガラスからなる。
前記サーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態においては、前記基板は、基材および当該基材上に積層されたグレーズ層を含み、前記複数の個別電極、前記共通電極、および、前記抵抗体層は、前記グレーズ層上に形成されている。
前記サーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態においては、前記グレーズ層は、隆起部を有する。
前記サーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態においては、前記基材は、セラミックからなる。
前記サーマルプリントヘッドの好ましい実施の形態においては、前記櫛歯第1部は、前記主走査方向寸法の変化度合いが不均一である。
本発明の第2の側面によって提供されるサーマルプリントヘッドの製造方法は、基板を準備する工程と、主走査方向に延びる連結部、および、各々が前記連結部を基端に副走査方向に延びる複数の櫛歯部を有する共通電極を、前記基板上に形成する工程と、各々が副走査方向に延びており、かつ、各々の一端が主走査方向において隣り合う前記櫛歯部どうしの間に入り込む複数の個別電極を、前記基板上に形成する工程と、前記複数の櫛歯部および前記複数の個別電極に交差した抵抗体層を形成する工程と、前記抵抗体層を覆う保護層を形成する工程と、を有しており、前記共通電極を形成する工程において、前記複数の櫛歯部の各々に、前記基端側から先端側に向かうほど主走査方向寸法が次第に小さくなる櫛歯第1部を形成することを特徴とする。
本発明によれば、抵抗体層に電流を流すための電極層が断線することを抑制できる。したがって、サーマルプリントヘッドの信頼性を向上させることができる。
本発明の第1実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す平面図である。 図1のII-II線に沿う断面図である。 図1に示すサーマルプリントヘッドの要部拡大平面図である。 図1に示すサーマルプリントヘッドの要部拡大平面図である。 図4のV-V線に沿う断面図である。 図1のサーマルプリントヘッドの製造方法の一工程を示す断面図である。 図1のサーマルプリントヘッドの製造方法の一工程を示す要部拡大平面図である。 図1のサーマルプリントヘッドの製造方法の一工程を示す要部拡大平面図である。 図1のサーマルプリントヘッドの製造方法の一工程を示す要部拡大平面図である。 図1のサーマルプリントヘッドの製造方法の一工程を示す断面図である。 本発明の第2実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部拡大平面図である。 本発明の第3実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部拡大平面図である。 本発明の第4実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部拡大平面図である。 本発明の第5実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部拡大平面図である。 本発明の第6実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す要部拡大平面図である。 本発明の第7実施形態に係るサーマルプリントヘッドを示す断面図である。
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
図1~図5は、本発明の第1実施形態に係るサーマルプリントヘッドの一例を示している。第1実施形態に係るサーマルプリントヘッドA1は、たとえばバーコードシートやレシートを作成するために、印刷媒体82に対して印刷を施すプリンタに組み込まれるものである。印刷媒体82には、たとえば感熱紙が用いられる。サーマルプリントヘッドA1は、図2に示すように、これらと対向配置されたプラテンローラ81との間に供給される印刷媒体82に対して印刷を行う。サーマルプリントヘッドA1は、基板1、電極層2、抵抗体層5、保護層6、駆動IC71、封止樹脂72、コネクタ73、配線基板74および放熱部材75を備えている。
図1は、サーマルプリントヘッドA1を示す平面図である。図2は、図1のII-II線に沿う断面図である。図3は、サーマルプリントヘッドA1を示す要部拡大平面図である。図4は、サーマルプリントヘッドA1を示す要部拡大平面図である。図5は、図4のV-V線に沿う断面図である。なお、理解の便宜上、図1、図3、および、図4においては、保護層6を省略している。また、理解の便宜上、図3および図4において、電極層2および抵抗体層5にハッチングなどを付している。これらの図において、主走査方向をx方向、副走査方向をy方向、基板1の厚さ方向をz方向としている。なお、印刷時において、印刷媒体82は、副走査方向yの図中矢印が指す方向に送られる。そこで、副走査方向yにおいて、図中矢印が指す方向を下流とし、その反対方向を上流とする。
基板1は、主走査方向xに長く延びる板状である。基板1は、基材11およびグレーズ層12を有する。
基材11は、たとえばAl23、AlNなどのセラミックからなる。基材11は、たとえばその厚さが0.6~1.0mm程度とされている。基材11は、図1に示すように、平面視において、主走査方向xに長く延びる矩形状とされている。
グレーズ層12は、基材11上に形成されており、たとえば非晶質ガラスなどのガラス材料からなる。このガラス材料の軟化点は、たとえば800~850℃である。グレーズ層12は、ガラスペーストを厚膜印刷したのちに、これを焼成することにより形成されている。本実施形態においては、基材11の上面すべてがグレーズ層12によって覆われている。グレーズ層12は、隆起部121および平滑部122を含んでいる。
隆起部121は、主走査方向xに延びる帯状である。隆起部121は、厚さ方向zに隆起し、断面円弧形状である。隆起部121は、抵抗体層5のうち発熱する部分(後述する発熱部51)から発生せられた熱が、基材11へと過度に伝達されることを抑制するためのものである。
平滑部122は、基材11のうち隆起部121から露出した部分を覆うように形成されている。平滑部122の表面は平らである。平滑部122は、相対的に粗面である基材11の表面を覆うことにより、電極層2を形成するのに適した平滑面を構成するためのものである。平滑部122の材料として、隆起部121の材料となるガラスペーストよりも低粘度のガラスペーストを用いることが好ましい。あるいは、平滑部122の材料として、隆起部121の材料となるガラスペーストよりも軟化点の低いガラスペーストを用いてもよい。
本実施形態においては、サーマルプリントヘッドA1は、図2に示すように、基板1に加えて、たとえばガラスエポキシ樹脂からなる基材層とCuなどからなる配線層とが積層された配線基板74を有する。基板1の下面には、たとえばAlなどの金属からなる放熱部材75が設けられている。本実施形態においては、基板1および配線基板74が放熱部材75上に隣接して配置され、基板1上の電極層2と配線基板74の配線(またはこの配線に接続されたIC)とが、たとえばワイヤボンディングなどにより接続される。さらに、配線基板74には、図1および図2に示すように、コネクタ73が設けられている。
電極層2は、抵抗体層5に通電するための経路を構成する。電極層2は、導電性材料である第1金属からなる。当該第1金属として、たとえば添加元素としてロジウム、バナジウム、ビスマス、シリコンなどが添加されたレジネートAuからなる。その他、AgやCuなどであってもよい。電極層2は、基板1のグレーズ層12上に形成されている。本実施形態における電極層2の厚さは、たとえば0.6~1.2μm程度である。電極層2は、共通電極3および複数の個別電極4を有している。
共通電極3は、サーマルプリントヘッドA1の組み込まれたプリンタが使用される際に複数の個別電極4に対して電気的に逆極性となる部位である。共通電極3は、連結部31、迂回部32、および、複数の櫛歯部33を有している。共通電極3において、連結部31、迂回部32、および、複数の櫛歯部33は、一体的に形成されている。
連結部31は、主走査方向xに延びる帯状である。連結部31は、図3に示すように、基板1の副走査方向y下流寄りに配置されている。連結部31は、副走査方向y下流側から複数の櫛歯部33を繋いでいる。本実施形態においては、連結部31上には、補助電極311が形成されている。補助電極311は、連結部31の抵抗値を低減させるためのものである。補助電極311は、第2金属からなる。本実施形態においては、当該第2金属は主な材質がAgである。補助電極311は、たとえば有機Ag化合物を含むペーストあるいはAg粒子、ガラスフリット、Pd、および、樹脂を含むペーストを印刷および焼成することによって形成されている。
迂回部32は、連結部31の主走査方向x一端から副走査方向yに延びている。
複数の櫛歯部33の各々は、連結部31を基端に副走査方向yに延びる。複数の櫛歯部33は、主走査方向xに等ピッチで配列されている。各櫛歯部33は、それぞれ、櫛歯第1部331、櫛歯第2部332、および、櫛歯第3部333を含んでいる。各櫛歯部33において、櫛歯第1部331、櫛歯第2部332、および、櫛歯第3部333は、一体的に形成されている。
各櫛歯第1部331は、図4に示すように、テーパー状である。本実施形態においては、各櫛歯第1部331は、副走査方向y下流から副走査方向y上流に向かうほど、主走査方向x寸法が線形的に小さくなっている。それ故、各櫛歯第1部331の副走査方向yに延びる一対の端縁331aはともに、直線状である。なお、以下の説明において、主走査方向xの寸法を「幅」ということもある。各櫛歯第1部331の一対の端縁331aは、副走査方向yに対して、所定の勾配(図4に示す、長さdy:長さdx)で傾いている。たとえば、dy:dxが64:25,75:25,100:25などの勾配で傾いている。なお、一対の端縁331aの勾配は、これらに限定されない。平面視において、各櫛歯第1部331の副走査方向y上流側の一部は、主走査方向xに隣り合う個別電極4どうしの間に入り込んでいる。また、平面視において、各櫛歯第1部331はすべて、グレーズ層12の隆起部121に重なる。
各櫛歯第2部332は、副走査方向yに延びる帯状である。各櫛歯第2部332の一部は、グレーズ層12の隆起部121上に形成されている。平面視において、各櫛歯第2部332の少なくとも一部は、グレーズ層12の隆起部121に重なる。
各櫛歯第3部333は、副走査方向yに延びる帯状である。各櫛歯第3部333の幅は、各櫛歯第2部332の幅よりも大きい。平面視において、各櫛歯第3部333の一部は、グレーズ層12の隆起部121に重なる。
本実施形態においては、各櫛歯部33において、櫛歯第1部331は、櫛歯第3部333と櫛歯第2部332との間に介在し、これらを繋いでいる。具体的には、各櫛歯第1部331の副走査方向y上流側の端縁と各櫛歯第2部332の副走査方向y下流側の端縁とが繋がり、これらの幅は同じである。また、各櫛歯第1部331の副走査方向y下流側の端縁と各櫛歯第3部333の副走査方向y上流側の端縁とが繋がり、これらの幅は同じである。
複数の個別電極4は、互いに離間している。各個別電極4には、サーマルプリントヘッドA1の組み込まれたプリンタが使用される際に、個別に、互いに異なる電位が付与されうる。各個別電極4は、抵抗体層5から駆動IC71に向かって延びている。複数の個別電極4は、主走査方向xに配列されている。各個別電極4は、それぞれ、個別第2部42、個別第3部43、および、個別第4部44を含んでいる。各個別電極4において、個別第2部42、個別第3部43、および、個別第4部44は、一体的に形成されている。
各個別第2部42は、副走査方向yに延びた帯状である。各個別第2部42は、共通電極3の隣り合う2つの櫛歯部33の間に入り込んでいる。そして、本実施形態においては、各個別第2部42の副走査方向y下流側の端縁(以下、「先端42a」という)が、主走査方向xに隣り合う2つの櫛歯第1部331どうしの間に位置する。よって、各個別第2部42の先端42aは、主走査方向x視(副走査方向y)において、各櫛歯第1部331に重なる。また、各個別第2部42の少なくとも一部は、グレーズ層12の隆起部121上に形成されている。本実施形態においては、各櫛歯第2部332の幅と各個別第2部42の幅とを略同じとしている。なお、各櫛歯第2部332の幅、各個別第2部42の幅、および、主走査方向xに隣り合う櫛歯第2部332と個別第2部42との間隔は、サーマルプリントヘッドA1の解像度(dpi:dots per inch)に応じて、適宜変更される。
各個別第3部43は、各個別電極4の副走査方向y上流側に形成されている。各個別第3部43には、各個別電極4と駆動IC71とを接続するためのワイヤ711がボンディングされている。隣り合う個別第3部43どうしは、副走査方向yに互い違いに配置されている。これにより、各個別第3部43は、各個別第4部44のほとんどの部位よりも幅が大きいにも関わらず、たがいに干渉することが回避されている。なお、複数の個別第3部43の配置は上記したものに限定されず、たとえば主走査方向xに一列に配置されていてもよい。
各個別第4部44は、各個別第2部42から駆動IC71に向かって延びる部分である。各個別第4部44は、副走査方向yに沿った部位および副走査方向yに対して傾斜した部分を含む。本実施形態においては、各個別第4部44の副走査方向yに沿った部分の幅と各櫛歯第3部333の幅とを略同じとしている。また、複数の個別第4部44のうち隣り合う個別第3部43に挟まれた部位は、個別電極4において最も幅が小さくなっている。
本実施形態においては、各個別第4部44の主走査方向x一方側の端縁44a(図4参照)は、補助線L11が示すように、主走査方向xにおいて、当該個別第4部44を挟んで隣り合う2つの櫛歯部33の一方側(図4の左側)の櫛歯第3部333に重なっている。そして、各個別第4部44の主走査方向x他方側の端縁44b(図4参照)は、補助線L12が示すように、主走査方向xにおいて、当該個別第4部44を挟んで隣り合う2つの櫛歯部33の他方側(図4の右側)の櫛歯第3部333に重なっている。また、各櫛歯第3部333の主走査方向x一方側の端縁333a(図4参照)は、補助線L21が示すように、主走査方向xにおいて、当該櫛歯第3部333を挟んで隣り合う2つの個別電極4の一方側(図4の左側)の個別第4部44に重なっている。そして、各櫛歯第3部333の主走査方向x他方側の端縁333b(図4参照)は、補助線L22が示すように、主走査方向xにおいて、当該櫛歯第3部333を挟んで隣り合う2つの個別電極4の他方側(図4の右側)の個別第4部44に重なっている。
本実施形態においては、各個別電極4において、個別第4部44は、個別第2部42と個別第3部43との間に介在し、これらを繋いでいる。具体的には、個別第4部44の副走査方向y上流側の端縁と個別第3部43の副走査方向y下流側の端縁とが繋がっている。また、個別第4部44の副走査方向y下流側の端縁と個別第2部42の副走査方向y上流側の端縁とが繋がっている。
抵抗体層5は、電極層2を構成する材質よりも抵抗率が大である。抵抗体層5は、たとえば酸化ルテニウムなどからなる。抵抗体層5は、主走査方向xに延びる帯状に形成されている。本実施形態においては、抵抗体層5は、平面視において、複数の櫛歯第2部332と複数の個別第2部42とのそれぞれに略直角に交差している。抵抗体層5は、厚さz方向において、複数の櫛歯第2部332および複数の個別第2部42を挟んで、基板1とは反対側に積層されている。また、抵抗体層5は、グレーズ層12の隆起部121上に形成されている。平面視において、抵抗体層5のうち各櫛歯第2部332と各個別第2部42とに挟まれた部位が、電極層2によって部分的に通電されることにより発熱する発熱部51とされている。発熱部51の発熱によって印字ドットが形成される。抵抗体層5の厚さは、たとえば4~6μmである。
保護層6は、電極層2および抵抗体層5を保護するためのものである。保護層6は、たとえば非晶質ガラスからなる。ただし、保護層6は、複数の個別第3部43を含む領域を露出させている。
駆動IC71は、複数の個別電極4を選択的に通電させることにより、抵抗体層5を部分的に発熱させる機能を果たす。駆動IC71には、複数のパッドが設けられている。当該複数のパッドと複数の個別電極4とは、それぞれにボンディングされた複数のワイヤ711を介して接続されている。各ワイヤ711は、たとえばAuからなる。図2に示すように、駆動IC71および複数のワイヤ711は、封止樹脂72によって覆われている。封止樹脂72は、たとえば黒色の軟質樹脂からなる。また、駆動IC71とコネクタ73とは、図示しない信号線によって接続されている。
次に、サーマルプリントヘッドA1の製造方法の一例について、図6~図10を参照しつつ以下に説明する。
まず、たとえばAl23からなる基材11を準備する。そして、当該基材11上にガラスペーストを厚膜印刷し、ガラスペーストを焼成する。このとき、隆起部121を先に形成し、その後に、平滑部122を形成する。これにより、グレーズ層12が形成されて、図6に示す基板1が形成される。
次いで、基板1上に電極層2を形成する。本実施形態においては、電極層2の形成において、たとえばフォトリソグラフィ法によって、共通電極3および複数の個別電極4を同時にパターニングする。具体的には、基板1上に、レジネートAuのペーストを厚膜印刷した後に、これを焼成する。これにより、第1金属膜20を形成する(図7参照)。そして、第1金属膜20上に、感光性のレジストを塗布し、フォトマスクを通して、当該レジストに光(紫外線)を照射し、露光する。これにより、フォトマスクのパターンを転写する(図7の二点鎖線参照)。当該露光したものを現像することで、レジストが被覆した部分としていない部分とが形成される。その後、レジストが被覆されていない第1金属膜20をエッチング液で溶解除去する(エッチング)。それから、レジストを剥離する。以上の処理により、共通電極3および複数の個別電極4を有する電極層2が形成される(図8参照)。なお、本実施形態においては、共通電極3および複数の個別電極4を同時に形成したが、それぞれ別々に形成してもよい。また、電極層2の形成方法は、フォトリソグラフィ法に限定されない。
次いで、共通電極3の連結部31上に、Agを含むペーストを厚膜印刷した後に、これを焼成する。これにより、補助電極311が形成される(図9参照)。
次いで、たとえば酸化ルテニウムなどの抵抗体を含む抵抗体ペーストを、図9の二点鎖線で囲む領域に厚膜印刷し、これを焼成する。これにより、抵抗体層5が形成される(図4および図10参照)。
次いで、たとえばガラスペーストを厚膜印刷し、これを焼成する。これにより、保護層6が形成される。
次いで、抵抗体層5の抵抗値のバラツキを修正するために、抵抗値の調整が行われる。具体的には、抵抗体層5の抵抗値が目標値より低い場合、焼成を行うことで、抵抗値を上昇させる。なお、この焼成は必要に応じて複数回行う。一方、抵抗値が目標値より大きい場合、抵抗体層5にトリミングを施し、抵抗値を低下させる。トリミングの手法としては、パルストリミング法やレーザートリミング法などがある。なお、トリミングの手法は、これに限定されない。このようにして、抵抗体層5の抵抗値の調整を行う。
次いで、駆動IC71の実装および各ワイヤ711のボンディング、封止樹脂72の形成、基板1および配線基板74の放熱部材75への取り付けなどを行う。これにより、図1~図5に示すサーマルプリントヘッドA1が形成される。
次に、サーマルプリントヘッドA1およびその製造方法の作用、効果について説明する。
発明者の試験によれば、本実施形態と異なり、櫛歯第1部331がなく、櫛歯第2部332と櫛歯第3部333とが直接繋がっている構成の場合、抵抗値調整時の焼成により、当該櫛歯第2部332と櫛歯第3部333とが直接繋がった部分で、櫛歯部33が細くなりやすい傾向が確認された。すなわち、櫛歯第2部332の副走査方向y下流側で、特に断線しやすい傾向が確認された。一方、本実施形態のように、テーパー状の櫛歯第1部331を設けたことで、抵抗値調整時の焼成により、櫛歯第2部332の副走査方向y下流側で、櫛歯部33が細くなる現象を抑制できるという知見が得られた。したがって、本実施形態によれば、テーパー状の櫛歯第1部331を設けたことで、櫛歯部33が細くなる現象を抑制し、断線を抑制することができる。
また、発明者の試験によれば、連結部31上に補助電極311が形成され、かつ、抵抗体層5が形成されている場合に、平面視において櫛歯部33のうち補助電極311と抵抗体層5との間の部分で、細くなりやすい傾向が確認された。したがって、補助電極311と抵抗体層5とが形成されている場合に、本実施形態のように、テーパー状の櫛歯第1部331を設けることは、櫛歯部33が細くなる現象を抑制することに有効である。
本実施形態によれば、テーパー状の櫛歯第1部331を設けることで、電極層2の断線を抑制した。従来のサーマルプリントヘッドにおいては、電極層2の断線を抑制するために、電極層2の厚みを大きくしていた。したがって、従来のサーマルプリントヘッドは、電極層2の断線を抑制するために、厚さ寸法が増加し、かつ、コストも上昇していた。一方、本実施形態によれば、電極層2の厚みを大きくすることなく、電極層2の断線を抑制しているので、厚さ寸法の増加およびコスト上昇を抑制することができる。
本実施形態によれば、各個別電極4の個別第2部42の先端42aが、副走査方向yにおいて各櫛歯部33の櫛歯第1部331に重なっている。たとえば、個別第2部42の先端42aが、副走査方向yにおいて櫛歯第3部333に重なる場合、主走査方向xに隣り合う櫛歯第3部333どうしの間隔d1が、主走査方向xに隣り合う櫛歯第2部332どうしの間隔d2よりも狭い。そのため、各櫛歯第3部333と各個別第2部42とが意図せず短絡する可能性がある。また、個別第2部42の先端42aが、副走査方向yにおいて櫛歯第2部332に重なる場合、共通電極3の連結部31から個別第2部42の先端42aまでの副走査方向yにおける距離が大きくなる。そのため、基材11(サーマルプリントヘッドA1)の副走査方向y寸法を大きくする必要がある。したがって、個別第2部42の先端42aを、副走査方向yにおいて櫛歯部33の櫛歯第1部331に重ねたことで、各櫛歯第3部333と各個別第2部42との短絡の可能性を抑制しつつ、サーマルプリントヘッドA1の副走査方向y寸法の増加を抑制することができる。
本実施形態においては、各櫛歯部33が、櫛歯第1部331、櫛歯第2部332、および櫛歯第3部333を含む場合を説明したが、櫛歯第1部331を少なくとも含んでいれば、これに限定されない。たとえば、櫛歯第2部332および櫛歯第3部333を含まず、櫛歯第1部331のみで構成されていてもよい。すなわち、各櫛歯部33は、連結部31を基端に先端まで、テーパー状になっていてもよい。また、櫛歯第2部332あるいは櫛歯第3部333のいずれかを含んでいなくてもよい。すなわち、各櫛歯部33が、櫛歯第1部331と、櫛歯第2部332あるいは櫛歯第3部333のいずれかとで、構成されていてもよい。
本実施形態においては、各個別第2部42の副走査方向y下流側の端縁が、主走査方向x視において、各櫛歯第1部331に重なる場合を説明したが、これに限定されない。たとえば、主走査方向x視において、各個別第2部42の副走査方向y下流側の端縁が、各櫛歯第1部331に重ならず、各櫛歯第2部332に重なっていてもよい。すなわち、平面視において、各櫛歯第1部331が、主走査方向xに隣り合う個別電極4どうしの間に入り込んでいなくてもよい。
本実施形態においては、共通電極3の連結部31は、図3および図4が示すように、平面視において、主走査方向xに長く延びる矩形状であり、副走査方向y上流側の端縁が主走査方向xに平行である場合を示したが、これに限定されない。たとえば、連結部31の副走査方向y上流側の端縁が、図4の点線で示すように、連結部31の内方に窪むように、湾曲していてもよい。
次に、本発明に係るサーマルプリントヘッドの他の実施の形態について、図11~図16を参照して、説明する。なお、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
図11は、本発明の第2実施形態に係るサーマルプリントヘッドA2を示している。図11は、図4に対応する要部拡大平面図である。同図に示すように、サーマルプリントヘッドA2は、櫛歯第1部331の代わりに、櫛歯第1部331’を有している。当該櫛歯第1部331’は、その形状が櫛歯第1部331と異なっている。この点で上記第1実施形態と異なる。なお、理解の便宜上、図11において、第1実施形態における櫛歯第1部331の一対の端縁331aを二点鎖線で示している。
櫛歯第1部331’は、平面視において、副走査方向yに延びる一対の端縁331a’がともに曲線である。本実施形態においては、一対の端縁331a’は、副走査方向yに平行な直線L3に対して線対称としている。なお、一対の端縁331a’がそれぞれ異なる形状であってもよい。本実施形態においては、端縁331a’の櫛歯第3部333に接する点(点P1)と点P2とを結ぶ曲線は、点P1から点P2にかけて傾きが単調増加している。傾きとは、副走査方向yに対する、端縁331a’上の各点における接線の傾斜の度合いとする。また、端縁331a’の点P2と櫛歯第2部332に接する点(点P3)とを結ぶ曲線は、点P2から点P3にかけて傾きが単調減少している。すなわち、点P2は、傾きが増加傾向から減少傾向に転ずる箇所である。なお、端縁331a’は、点P1から点P2にかけて傾きが単調増加し、点P2から点P3にかけて傾きが単調減少していれば、曲率が一定である曲線であっても、曲率が一定でない曲線であってもよい。これにより、端縁331a’の点P1から点P2の間の部分は、図示された端縁331aよりも櫛歯第1部331’の外方に膨らんでいる。また、端縁331a’の点P2から点P3の間の部分は、図示された端縁331aよりも櫛歯第1部331’の内方に窪んでいる。このため、櫛歯第1部331’は、幅の変化度合いが不均一となる。なお、幅の変化度合いとは、たとえば副走査方向yの変化量に対する主走査方向xの幅の変化量としている。一方、上記第1実施形態に係る櫛歯第1部331は、幅が線形的に小さくなっていた。このため、櫛歯第1部331の幅の変化度合いが一定であった。櫛歯第1部331’は、上記第1実施形態に係る製造方法において、電極層2の形成時のパターニングやエッチング方法、および、抵抗値調整時の焼成条件や焼成回数などを変えることで、形成される。
本実施形態においても、櫛歯第1部331’を設けたことで、上記第1実施形態に係る櫛歯第1部331と同様に、抵抗値調整時の焼成による櫛歯部33が細くなる現象を抑制し、断線を抑制することができる。
本実施形態によれば、各個別第2部42の先端42aは、図11に示すように、副走査方向yにおいて、各櫛歯第1部331’の端縁331a’における点P2と点P3との間に位置している。また、各櫛歯第1部331’の端縁331a’において、点P2と点P3とを結ぶ曲線は、図示された端縁331aよりも櫛歯第1部331’の内方に窪んでいる。したがって、上記第1実施形態における先端42aと一対の端縁331aとの距離よりも、本実施形態の先端42aと一対の端縁331a’との間隔が広い。これにより、個別第2部42と櫛歯第1部331’とが意図せず短絡する可能性を、抑制できる。
本実施形態においては、一対の端縁331a’のそれぞれが、平面視曲線状である場合を説明したが、各端縁331a’において、曲線と直線とが組み合わさった形状であってもよい。たとえば、一対の端縁331a’のそれぞれにおいて、点P1から点P3にかけて、曲線、直線、曲線の順で形成されていてもよい。
本実施形態においては、端縁331a’の点P1から点P2の間の部分が、図示された端縁331aよりも櫛歯第1部331’の外方に膨らんでおり、そして、端縁331a’の点P2から点P3の間の部分が、図示された端縁331aよりも櫛歯第1部331’の内方に窪んでいる場合を説明したが、これに限定されない。たとえば、端縁331a’のすべて(点P1から点P3まで)が、図示された端縁331aよりも櫛歯第1部331’の内方に窪んでいてもよいし、反対に、図示された端縁331aよりも櫛歯第1部331’の外方に膨らんでいてもよい。
図12は、本発明の第3実施形態に係るサーマルプリントヘッドA3を示している。図12は、図4に対応する要部拡大平面図である。同図に示すように、サーマルプリントヘッドA3は、共通電極3の櫛歯部33において、櫛歯第4部334をさらに含んでいる。この点で上記第1実施形態と異なる。
櫛歯第4部334は、図12に示すように、櫛歯第1部331と櫛歯第2部332との間に挟まれている。本実施形態においては、櫛歯第4部334は、平面視において、副走査方向yに延びる一対の端縁が湾曲しているが、V字状であってもよいし、コの字状であってもよい。櫛歯第4部334の幅は、櫛歯第1部331および櫛歯第2部332よりも狭小である。各櫛歯第4部334により、各櫛歯部33はくびれた形状となる。櫛歯第4部334は、上記第1実施形態に係る製造方法において、電極層2の形成時のパターニングやエッチング方法、および、抵抗値調整時の焼成条件や焼成回数などを変えることで、形成される。
本実施形態においても、櫛歯部33が櫛歯第1部331を有しているので、上記第1実施形態と同様に、櫛歯部33が細くなる現象を抑制し、断線を抑制することができる。
本実施形態によれば、くびれ状の櫛歯第4部334を設けたことで、櫛歯部33を介した熱の放熱を抑制することができる。そのため、櫛歯第1部331と櫛歯第2部332との間に櫛歯第4部334を設けることは、櫛歯部33を介して、熱が放熱されることを抑制したい場合に有効である。
図13は、本発明の第4実施形態に係るサーマルプリントヘッドA4を示している。図13は、図4に対応する要部拡大平面図である。同図に示すように、サーマルプリントヘッドA4は、各櫛歯第2部332において、図13の補助線L41,L42で明らかなように、抵抗体層5を挟んで、副走査方向y下流側の幅が、副走査方向y上流側の幅よりも細くなっている。また、サーマルプリントヘッドA4は、各個別第2部42において、図13の補助線L51,L52で明らかなように、抵抗体層5を挟んで、副走査方向y下流側の幅が、副走査方向y上流側の幅よりも細くなっている。この点で上記第1実施形態と異なる。
このようなサーマルプリントヘッドA4は、上記第1実施形態に係る製造方法において、電極層2の形成時のパターニングやエッチング方法、および、抵抗値調整時の焼成条件や焼成回数などを変えることで、形成される。
本実施形態においても、櫛歯部33が櫛歯第1部331を有しているので、上記第1実施形態と同様に、櫛歯部33が細くなる現象を抑制し、断線を抑制することができる。
個別第2部42は、隣り合う櫛歯部33どうしの間に入り込んでいる。そのため、個別第2部42の幅が大きいと、個別第2部42と櫛歯部33とが意図せず短絡する可能性がある。そこで、本実施形態のように、個別第2部42において、抵抗体層5を挟んで、副走査方向y下流側の幅を、副走査方向y上流側の幅よりも細くすることで、主走査方向xに隣り合う各櫛歯部33と各個別電極4との距離を大きくできる。よって、各個別第2部42と各櫛歯部33とが短絡する可能性を、抑制できる。
本実施形態においては、各櫛歯第2部332および各個別第2部42がともに、抵抗体層5を挟んで、副走査方向y下流側の幅が、副走査方向y上流側の幅よりも細くなっている場合を説明したが、各櫛歯第2部332および各個別第2部42のいずれか一方のみを細くしてもよい。このような場合も、主走査方向xに隣り合う各櫛歯部33と各個別電極4との距離を大きくできる。よって、各櫛歯部33と各個別電極4とが短絡する可能性を、抑制できる。
図14は、本発明の第5実施形態に係るサーマルプリントヘッドA5を示している。図14は、図4に対応する要部拡大平面図である。同図に示すように、サーマルプリントヘッドA5は、厚さ方向z視において櫛歯第1部331の一部が抵抗体層5に重なっている。この点で上記第1実施形態と異なる。
本実施形態においては、櫛歯第1部331は、厚さ方向z視において副走査方向y上流側の部分が抵抗体層5に重なっている。よって、櫛歯第1部331と櫛歯第2部332とが繋がる部分が抵抗体層5に覆われている。このようなサーマルプリントヘッドA5は、上記第1実施形態に係る製造方法において、電極層2の形成時のパターニングやエッチング方法、抵抗体層5の配置、および、抵抗値調整時の焼成条件や焼成回数などを変えることで、形成される。
本実施形態においても、櫛歯部33が櫛歯第1部331を有しているので、上記第1実施形態と同様に、櫛歯部33が細くなる現象を抑制し、断線を抑制することができる。
本実施形態によれば、櫛歯第1部331の一部が抵抗体層5に重なっている。サーマルプリントヘッドA5において、印刷する時に、抵抗体層5の発熱部51を発熱させる。このとき、発熱した熱が、発熱部51以外の抵抗体層5に滞留すると、たとえばスティッキング現象や紙カスが発生する可能性がある。しかし、本実施形態では、櫛歯第1部331の一部が抵抗体層5に重なっているので、発熱部51以外の抵抗体層5の放熱経路が大きくなる。したがって、発熱部51以外の抵抗体層5の熱を、効率的に放熱させることができるので、スティッキング現象や紙カスの発生を抑制することができる。
図15は、本発明の第6実施形態に係るサーマルプリントヘッドA6を示している。図15は、図4に対応する要部拡大平面図である。同図に示すように、サーマルプリントヘッドA6は、複数の個別電極4の各々において、個別第1部41をさらに含んでいる。この点で上記第1実施形態と異なる。
個別第1部41は、個別第2部42と個別第4部44との間に介在し、これらに繋がる。個別第1部41は、副走査方向y上流から副走査方向y下流に向かうほど、幅が小さくなっている。本実施形態においては、個別第1部41の副走査方向y寸法は、櫛歯第1部331の副走査方向y寸法よりも小さい。また、個別第2部42の幅と櫛歯第2部332の幅とが略同じであり、個別第4部44幅と櫛歯第3部333の幅とが略同じである。したがって、個別第1部41は、幅の減少が櫛歯第1部331よりも急峻である。個別第1部41は、上記第1実施形態に係る製造方法において、電極層2の形成時のパターニングやエッチング方法、および、抵抗値調整時の焼成条件や焼成回数などを変えることで、形成される。
本実施形態においても、櫛歯部33が櫛歯第1部331を有しているので、上記第1実施形態と同様に、櫛歯部33が細くなる現象を抑制し、断線を抑制することができる。
なお、上記第2ないし第6実施形態においては、上記第1実施形態と比較して、それぞれ1か所ずつ相違している場合を説明したが、これらの相違点を複合していてもよい。たとえば、上記第6実施形態に示した個別第1部41が、上記第2ないし第5実施形態に係る各サーマルプリントヘッドA2~A5に形成されていてもよい。また、これではなく、あるいは、これに追加して、上記第3ないし第6実施形態に係る各サーマルプリントヘッドA3~A6において、共通電極3の各櫛歯第1部331の代わりに、上記第2実施形態に係る櫛歯第1部331’が形成されていてもよい。さらに、これではなく、あるいは、これに追加して、上記第2,第3,第5,第6実施形態において、上記第4実施形態に示すように、平面視において、各櫛歯第2部332および各個別第2部42において、抵抗体層5を挟んで、副走査方向y下流側の幅が、副走査方向y上流側の幅よりも細くなっていてもよい。すなわち、本発明のサーマルプリントヘッドは、上記第1ないし第6実施形態における各部の構成が種々に組み合わされたものであってもよい。
図16は、本発明の第7実施形態に係るサーマルプリントヘッドA7を示している。図16は、図5に対応する断面図である。同図に示すように、サーマルプリントヘッドA7は、グレーズ層12において、隆起部121を含んでいない。すなわち、本実施形態に係るグレーズ層12は、基材11上のすべてが平滑部122で覆われている。この点で上記第1実施形態と異なる。
本実施形態においても、櫛歯部33が櫛歯第1部331を有しているので、上記第1実施形態と同様に、櫛歯部33が細くなる現象を抑制し、断線を抑制することができる。
本発明に係るサーマルプリントヘッドおよび当該サーマルプリントヘッドの製造方法は、上記した実施形態に限定されるものではない。本発明のサーマルプリントヘッドの各部の具体的な構成、および、本発明のサーマルプリントヘッドの製造方法の各工程の具体的な処理は、種々に設計変更自在である。
A1~A7 :サーマルプリントヘッド
1 :基板
11 :基材
12 :グレーズ層
121 :隆起部
122 :平滑部
2 :電極層
20 :第1金属膜
3 :共通電極
31 :連結部
311 :補助電極
32 :迂回部
33 :櫛歯部
331,331’:櫛歯第1部
332 :櫛歯第2部
333 :櫛歯第3部
334 :櫛歯第4部
4 :個別電極
41 :個別第1部
42 :個別第2部
42a :先端
43 :個別第3部
44 :個別第4部
5 :抵抗体層
51 :発熱部
6 :保護層
71 :駆動IC
711 :ワイヤ
72 :封止樹脂
73 :コネクタ
74 :配線基板
75 :放熱部材
81 :プラテンローラ
82 :印刷媒体

Claims (16)

  1. 基板と、
    主走査方向に延びる連結部、および、各々が前記連結部を基端に副走査方向に延びる複数の櫛歯部を有する共通電極と、
    各々が副走査方向に延びており、かつ、各々の一端が主走査方向において隣り合う前記櫛歯部どうしの間に入り込む複数の個別電極と、
    前記複数の櫛歯部および前記複数の個別電極に交差した抵抗体層と、
    前記抵抗体層を覆う保護層と、を備えており、
    前記複数の櫛歯部の各々は、前記基端側から先端側に向かうほど主走査方向寸法が次第に小さくなる櫛歯第1部、および、前記櫛歯第1部よりも先端側に位置する帯状の櫛歯第2部を含み、
    前記複数の個別電極の各々は、前記一端を含む帯状の個別第2部を含み、
    前記複数の櫛歯第2部および前記複数の個別第2部は、前記基板と前記抵抗体層との間に介在し、
    前記抵抗体層は、前記基板の厚さ方向視において、前記複数の櫛歯第2部および前記複数の個別第2部に略直交し、
    前記複数の櫛歯部の各々は、さらに、前記櫛歯第1部と前記櫛歯第2部との間に挟まれ、前記主走査方向寸法が前記櫛歯第1部および前記櫛歯第2部よりも狭小な櫛歯第4部を含む、
    ことを特徴とするサーマルプリントヘッド。
  2. 前記複数の個別電極の各々は、副走査方向において前記一端側に向かうほど主走査方向寸法が次第に小さくなる個別第1部を含み、
    各前記櫛歯第1部の副走査方向寸法は、各前記個別第1部の副走査方向寸法よりも大きい、
    請求項1に記載のサーマルプリントヘッド。
  3. 前記各櫛歯部は、前記連結部と前記櫛歯第1部との間に介在する櫛歯第3部を、さらに含み、
    前記櫛歯第3部の主走査方向寸法は、前記櫛歯第2部の主走査方向寸法よりも大きい、請求項1または請求項2に記載のサーマルプリントヘッド。
  4. 前記複数の個別電極の各々は、ワイヤがボンディングされた個別第3部、および、前記個別第3部と前記個別第2部とを導通させる個別第4部をさらに含む、
    請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  5. 前記個別電極の前記一端は、主走査方向視において、前記櫛歯第1部に重なる、
    請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  6. 前記抵抗体層は、前記基板の厚さ方向視において、前記櫛歯第1部の一部に重なる、
    請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  7. 前記複数の個別第2部の各々および前記複数の櫛歯第2部の各々は、前記基板の厚さ方向視において、前記抵抗体層を挟んで、副走査方向下流側の主走査方向寸法が、副走査方向上流側の主走査方向寸法よりも小さい、
    請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  8. 前記連結部および前記複数の櫛歯部は、主な材質が第1金属であり、
    前記連結部上には、主な材質が第2金属である補助電極が形成されている、
    請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  9. 前記複数の個別電極は、主な材質が前記第1金属である、
    請求項8に記載のサーマルプリントヘッド。
  10. 前記第2金属は、Agである、
    請求項8または請求項9に記載のサーマルプリントヘッド。
  11. 前記保護層は、ガラスからなる、
    請求項1ないし請求項10のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  12. 前記基板は、基材および当該基材上に積層されたグレーズ層を含み、
    前記複数の個別電極、前記共通電極、および、前記抵抗体層は、前記グレーズ層上に形成されている、
    請求項1ないし請求項11のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  13. 前記グレーズ層は、隆起部を有する、
    請求項12に記載のサーマルプリントヘッド。
  14. 前記基材は、セラミックからなる、
    請求項12または請求項13に記載のサーマルプリントヘッド。
  15. 前記櫛歯第1部は、前記主走査方向寸法の変化度合いが不均一である、
    請求項1ないし請求項14のいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッド。
  16. 基板を準備する工程と、
    主走査方向に延びる連結部、および、各々が前記連結部を基端に副走査方向に延びる複数の櫛歯部を有する共通電極を、前記基板上に形成する工程と、
    各々が副走査方向に延びており、かつ、各々の一端が主走査方向において隣り合う前記櫛歯部どうしの間に入り込む複数の個別電極を、前記基板上に形成する工程と、
    前記複数の櫛歯部および前記複数の個別電極に交差した抵抗体層を形成する工程と、
    前記抵抗体層を覆う保護層を形成する工程と、を有しており、
    前記共通電極を形成する工程において、前記複数の櫛歯部の各々に、前記基端側から先端側に向かうほど主走査方向寸法が次第に小さくなる櫛歯第1部、および、前記櫛歯第1部よりも先端側に位置する帯状の櫛歯第2部を形成し、
    前記複数の個別電極を形成する工程において、前記複数の個別電極の各々に、前記一端を含む帯状の個別第2部を形成し、
    前記複数の櫛歯第2部および前記複数の個別第2部は、前記基板と前記抵抗体層との間に介在し、
    前記抵抗体層は、前記基板の厚さ方向視において、前記複数の櫛歯第2部および前記複数の個別第2部に略直交し、
    前記共通電極を形成する工程において、前記複数の櫛歯部の各々に、前記櫛歯第1部と前記櫛歯第2部との間に挟まれ、前記主走査方向寸法が前記櫛歯第1部および前記櫛歯第2部よりも狭小な櫛歯第4部をさらに形成する、
    ことを特徴とするサーマルプリントヘッドの製造方法。
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