WO2021200729A1 - サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ - Google Patents
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Definitions
- the disclosed embodiment relates to a thermal head and a thermal printer.
- connection structure of electronic components joined by sandwiching an AuSn alloy layer between Au bumps located on the wiring side and the electronic component side located on the substrate has been proposed.
- the thermal head includes a substrate, a bonding material, a conductive member, and a gold electrode.
- the bonding material is located on the substrate and contains gold and tin.
- the conductive member is located above the bonding material.
- the gold electrode is located on the substrate and is electrically connected to the conductive member via the bonding material.
- the thermal printer includes the thermal head described above, a transport mechanism, and a platen roller.
- the transport mechanism transports the recording medium onto a heat generating portion located on the substrate.
- the platen roller presses the recording medium.
- FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a thermal head according to an embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing an outline of the thermal head shown in FIG.
- FIG. 3 is a plan view showing an outline of the head substrate shown in FIG.
- FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the region A shown in FIG.
- FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the region B shown in FIG.
- FIG. 6 is a schematic view of the thermal printer according to the embodiment.
- FIG. 7 is a cross-sectional view showing a main part of the thermal head according to the modified example of the embodiment.
- FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a thermal head according to an embodiment.
- the thermal head X1 according to the embodiment includes a heat radiating body 1, a head substrate 3, and an FPC (flexible printed wiring board) 5.
- the head substrate 3 is located on the radiator body 1.
- the FPC 5 is electrically connected to the head substrate 3.
- the head substrate 3 includes a substrate 7, a heat generating portion 9, a drive IC 11, and a covering member 29.
- the heat radiating body 1 has a plate shape and a rectangular shape in a plan view.
- the heat radiating body 1 has a function of radiating heat that does not contribute to printing among the heat generated in the heat generating portion 9 of the head substrate 3.
- the head substrate 3 is adhered to the upper surface of the heat radiating body 1 with double-sided tape, an adhesive or the like (not shown).
- the radiator 1 is made of, for example, a metal material such as copper, iron or aluminum.
- the head substrate 3 has a plate shape and a rectangular shape in a plan view.
- each member constituting the thermal head X1 is located on the substrate 7.
- the head substrate 3 prints on the recording medium P (see FIG. 6) according to an electric signal supplied from the outside.
- a plurality of drive ICs 11 are located on the substrate 7 and are arranged in the main scanning direction.
- the drive IC 11 is an electronic component having a function of controlling the energized state of each heat generating portion 9.
- a switching member having a plurality of switching elements inside may be used as the drive IC 11, for example, a switching member having a plurality of switching elements inside may be used.
- the drive IC 11 is covered with a coating member 29 made of a resin such as an epoxy resin or a silicone resin.
- the covering member 29 is located across the plurality of drive ICs 11.
- One end of the FPC 5 is electrically connected to the head substrate 3, and the other end is electrically connected to the connector 31.
- the FPC 5 is electrically connected to the head substrate 3 by the conductive bonding material 23 (see FIG. 2).
- the conductive bonding material 23 an anisotropic conductive film (ACF) in which conductive particles are mixed in a solder material or an electrically insulating resin can be exemplified.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing an outline of the thermal head shown in FIG.
- FIG. 3 is a plan view showing an outline of the head substrate shown in FIG.
- the head substrate 3 includes a substrate 7, a common electrode 17, an individual electrode 19, a first electrode 12, a second electrode 14, a terminal 2, a heat generating resistor 15, a protective layer 25, and a coating layer 27. , A bonding material 24 and an underfill material 28 are further provided.
- the protective layer 25 and the covering layer 27 are omitted.
- FIG. 3 shows the wiring of the head substrate 3 in a simplified manner, and omits the protective layer 25, the coating layer 27, and the underfill material 28.
- the configuration of the second electrode 14 is shown in a simplified manner, and the drive IC 11 shows the approximate shape in a plan view by a two-dot chain line.
- the substrate 7 has a rectangular shape in a plan view, and has one long side, the first long side 7a, the other long side, the second long side 7b, the first short side 7c, and the second short side. It has a side 7d.
- the substrate 7 is made of an electrically insulating material such as alumina ceramics, a semiconductor material such as single crystal silicon, or the like.
- the common electrode 17 is located on the upper surface of the substrate 7.
- the common electrode 17 is made of a conductive material, and examples thereof include a metal of any one of aluminum, gold, silver and copper, or an alloy thereof.
- the common electrode 17 has a first common electrode 17a, a second common electrode 17b, a third common electrode 17c, and a terminal 2.
- the common electrode 17 is electrically connected in common to the heat generating portion 9 having a plurality of elements.
- the first common electrode 17a is located between the first long side 7a of the substrate 7 and the heat generating portion 9, and extends in the main scanning direction.
- a plurality of the second common electrodes 17b are located along the first short side 7c and the second short side 7d of the substrate 7, respectively.
- the second common electrode 17b connects the corresponding terminal 2 and the first common electrode 17a, respectively.
- the third common electrode 17c extends from the first common electrode 17a toward each element of the heat generating portion 9, and a part of the third common electrode 17c is inserted through the opposite side of the heat generating portion 9.
- the third common electrode 17c is located at intervals from each other in the second direction D2 (main scanning direction).
- the individual electrode 19 is located on the upper surface of the substrate 7.
- the individual electrode 19 is a so-called gold electrode.
- the individual electrode 19 contains, for example, gold or a gold alloy and has conductivity.
- the individual electrode 19 may contain tin.
- a plurality of individual electrodes 19 are located in the main scanning direction, and are located between adjacent third common electrodes 17c. Therefore, in the thermal head X1, the third common electrode 17c and the individual electrodes 19 are alternately arranged in the main scanning direction.
- the electrode pad 10 is connected to the second long side 7b side of the substrate 7.
- the electrode pad 10 is electrically connected to the drive IC 11 by a bonding material 24 (see FIG. 2).
- the electrode pad 10 may be made of the same material as the individual electrode 19, for example.
- the first electrode 12 is connected to the electrode pad 10 and extends in the first direction D1 (secondary scanning direction).
- the drive IC 11 is mounted on the electrode pad 10 as described above.
- the electrode pad 10 may be made of the same material as the first electrode 12, for example.
- the second electrode 14 extends in the main scanning direction and is located over the plurality of first electrodes 12.
- the second electrode 14 is connected to the outside by the terminal 2.
- the terminal 2 is located on the second long side 7b side of the substrate 7.
- the terminal 2 is connected to the FPC 5 by a conductive bonding material 23 (see FIG. 2).
- the head substrate 3 is electrically connected to the outside.
- the third common electrode 17c, the individual electrode 19, and the first electrode 12 have their respective material layers formed on the substrate 7 by, for example, a screen printing method, a flexographic printing method, a gravure printing method, a gravure offset printing method, or the like. Can be made. Further, for example, it may be produced by sequentially laminating by a conventionally known thin film forming technique such as a sputtering method, and then processing the laminated body into a predetermined pattern by using a conventionally known photoetching or the like.
- the thickness of the third common electrode 17c, the individual electrode 19, and the first electrode 12 is, for example, about 0.3 to 10 ⁇ m, and may be, for example, about 0.5 to 5 ⁇ m.
- the material layers constituting the first common electrode 17a, the second common electrode 17b, the second electrode 14, and the terminal 2 can be formed on the substrate 7 by, for example, a screen printing method.
- the thickness of the first common electrode 17a, the second common electrode 17b, the second electrode 14, and the terminal 2 is, for example, about 5 to 20 ⁇ m.
- the heat generation resistor 15 is located straddling the third common electrode 17c and the individual electrode 19 and separated from the first long side 7a of the substrate 7.
- the portion of the heat generation resistor 15 located between the third common electrode 17c and the individual electrode 19 functions as each element of the heat generation unit 9.
- each element of the heat generating portion 9 is shown in a simplified manner in FIG. 3, it is located at a density of, for example, 100 dpi to 2400 dpi (dot per inch).
- the heat generation resistor 15 may, for example, place a material paste containing ruthenium oxide as a conductive component on a substrate 7 in which various electrodes are patterned in a long strip shape long in the main scanning direction by a screen printing method, a dispensing device, or the like. ..
- the protective layer 25 is located on the heat storage layer 13 formed on the upper surface of the substrate 7 and covers the heat generating portion 9.
- the protective layer 25 is located along the main scanning direction of the substrate 7 so as to be separated from the electrode pad 10 from the first long side 7a of the substrate 7.
- the protective layer 25 has an insulating property, and protects the covered area from corrosion due to adhesion of moisture and the like contained in the atmosphere, or wear due to contact with a recording medium to be printed.
- the protective layer 25 can be made of glass, for example, and can be made by using a thick film forming technique such as printing.
- the protective layer 25 may be made of SiN, SiO 2 , SiON, SiC, diamond-like carbon or the like.
- the protective layer 25 may be formed of a single layer, or a plurality of protective layers 25 may be laminated. Such a protective layer 25 can be produced by using a thin film forming technique such as a sputtering method.
- the coating layer 27 is located on the substrate 7 so as to partially cover the common electrode 17, the individual electrode 19, the first electrode 12, and the second electrode 14.
- the coating layer 27 protects the coated region from oxidation due to contact with the atmosphere or corrosion due to adhesion of moisture or the like contained in the atmosphere.
- the coating layer 27 can be made of a resin material such as an epoxy resin, a polyimide resin, or a silicone resin.
- the bonding material 24 is located on the substrate 7 and electrically connects the drive IC 11 and the individual electrodes 19.
- the bonding material 24 contains gold (Au) and tin (Sn) and has conductivity. The details of joining the drive IC 11 with the joining material 24 will be described later.
- the underfill material 28 is located between the substrate 7 and the drive IC 11, and covers a part of the bonding material 24 and the drive IC 11.
- the underfill material 28 has an insulating property.
- the underfill material 28 can be made of, for example, a resin such as an epoxy resin.
- the substrate 7 has been described as a single layer, it may have a laminated structure in which the heat storage layer is located on the upper surface.
- the heat storage layer can be positioned over the entire area on the upper surface side of the substrate 7.
- the heat storage layer is made of, for example, glass having low thermal conductivity.
- the heat storage layer can temporarily store a part of the heat generated in the heat generating unit 9 and shorten the time required to raise the temperature of the heat generating unit 9. As a result, it functions to enhance the thermal response characteristics of the thermal head X1.
- the heat storage layer is produced, for example, by applying a predetermined glass paste obtained by mixing a glass powder with an appropriate organic solvent onto the upper surface side of the substrate 7 by a conventionally known screen printing or the like and firing the paste.
- the heat storage layer may have a base portion and a raised portion.
- the base portion is a portion located over the entire upper surface side of the substrate 7.
- the raised portion is a portion that protrudes from the base portion in the thickness direction of the substrate 7 and extends in a strip shape along the second direction D2 (main scanning direction). In that case, the raised portion functions so as to satisfactorily press the recording medium for printing against the protective layer 25 formed on the heat generating portion 9.
- the heat storage layer may have only a raised portion.
- FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the region A shown in FIG.
- the drive IC 11 has an element portion 11a and a terminal portion 11b.
- the element unit 11a is a main part that realizes the above-mentioned functions of the drive IC 11.
- the element unit 11a is an example of an electronic component.
- the terminal portion 11b is electrically connected to the element portion 11a.
- the terminal portion 11b is electrically connected to the electrode pad 10 located at the end of the individual electrode 19 via the bonding material 24 located on the substrate 7.
- the terminal portion 11b is, for example, a conductive metal member.
- the terminal portion 11b contains, for example, copper and nickel.
- the terminal portion 11b is an example of a conductive member.
- the terminal portion 11b may have a first layer 111 and a second layer 112.
- the first layer 111 contains, for example, copper.
- the first layer 111 has a predetermined dimension and secures a distance d3 between the element portion 11a and the substrate 7.
- the interval d3 is, for example, 20 ⁇ m or more.
- the second layer 112 is located closer to the substrate 7 than the first layer 111.
- the second layer 112 contains, for example, nickel.
- the second layer 112 functions as a diffusion prevention layer for preventing the diffusion of gold atoms and tin atoms located on the bonding material 24 toward the element portion 11a.
- the thickness d1 of the terminal portion 11b may be larger than the distance d2 between the substrate 7 and the terminal portion 11b. By making the thickness d1 larger than the interval d2, it becomes easy to secure the above-mentioned interval d3 between the element portion 11a and the substrate 7.
- the joining material 24 is located between the substrate 7 and the terminal portion 11b of the drive IC 11, and fixes the drive IC 11 on the substrate 7.
- the bonding material 24 is adjacent to the individual electrode 19 so as to be in contact with the individual electrode 19 and is located on the substrate 7. Therefore, the drive IC 11 and the individual electrodes 19 are electrically connected via the conductive bonding material 24.
- the bonding material 24 is directly located on the substrate 7 without passing through the individual electrodes 19. By locating the joining material 24 in this way, the durability is increased. This point will be further described with reference to FIGS. 4 and 5.
- FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the region B shown in FIG.
- the substrate 7 has a plurality of convex portions 71 and concave portions 72 facing the individual electrodes 19 and the bonding material 24.
- the convex portion 71 is a portion that protrudes in the thickness direction of the substrate 7.
- the concave portion 72 is located between the adjacent convex portions 71, and is a portion that is recessed in the thickness direction of the substrate 7.
- the average height Zc of the surface of the substrate 7 at a predetermined distance for example, 300 ⁇ m
- a portion lower than the convex portion 71 and the average height Zc can also be regarded as the concave portion 72.
- the individual electrode 19 is in contact with the convex portion 71.
- a gap 20 is located between the recess 72 of the substrate 7 and the individual electrode 19. That is, the individual electrode 19 is fixed to the substrate 7 so as to be supported by the convex portion 71.
- the joining material 24 has a plurality of concave portions 241 and convex portions 242.
- the concave portion 241 is located around the convex portion 71 so as to surround the convex portion 71 of the substrate 7 in a plan view.
- the convex portion 242 is located in the concave portion 72 of the substrate 7. That is, the joining material 24 is positioned so as to follow the surface shape of the substrate 7, and the joining material 24 and the substrate 7 are in close contact with each other.
- the joining material 24 has the concave portion 241 and the convex portion 242 corresponding to the convex portion 71 and the concave portion 72 of the substrate 7, it is compared with the individual electrode 19 that does not follow the convex portion 71 and the concave portion 72 of the substrate 7. Adhesion to the substrate 7 is improved. Therefore, the joining material 24 for fixing the drive IC 11 is less likely to be peeled off or damaged. Therefore, according to the thermal head X1 according to the embodiment, the durability is improved.
- the joining material 24 may have a first region 24a and a second region 24b.
- the first region 24a has a higher tin content than the individual electrode 19.
- the first region 24a may have, for example, 20% to 40% Sn atoms and 80% to 60% Au atoms in terms of mass ratio.
- the second region 24b has a higher gold content than the first region 24a.
- the second region 24b may have, for example, Sn atoms having a mass ratio of less than 20% and Au atoms having a mass ratio of more than 80%.
- the first region 24a and the second region 24b can be visually discriminated based on a SEM (Scanning Electron Microscope) image obtained by capturing a cross section of the bonding material 24.
- the second region 24b is located so as to spread in the left-right direction shown in FIG. 4 from below the terminal portion 11b.
- the second region 24b may be located closer to the substrate 7 than the first region 24a.
- the first region 24a may be positioned so as to face the terminal portion 11b of the drive IC 11, and the second region 24b may be positioned so as to be adjacent to the individual electrode 19.
- the bonding material 24 may contain a glass component 26.
- the glass component 26 is located, for example, inside the second region 24b.
- the bonding material 24 for fixing the drive IC 11 is less likely to be peeled off or damaged. Therefore, according to the thermal head X1 according to the embodiment, the durability is improved.
- connection of the drive IC 11 in the electrode pad 10 located at the first electrode 12 is also related to the connection of the drive IC 11 in the electrode pad 10 located at the end of the individual electrode 19 as an example of the gold electrode. It can be similar to a connection.
- FIG. 6 is a schematic view of the thermal printer according to the embodiment.
- the thermal printer Z1 includes the above-mentioned thermal head X1, a transport mechanism 40, a platen roller 50, a power supply device 60, and a control device 70.
- the thermal head X1 is attached to the attachment surface 80a of the attachment member 80 arranged in the housing (not shown) of the thermal printer Z1.
- the thermal head X1 is attached to the attachment member 80 so as to be along the main scanning direction which is a direction orthogonal to the conveying direction S.
- the transport mechanism 40 has a drive unit (not shown) and transport rollers 43, 45, 47, 49.
- the transport mechanism 40 is placed on the protective layer 25 located on the plurality of heat generating portions 9 of the thermal head X1 so that the recording medium P such as the thermal paper and the image receiving paper on which the ink is transferred is along the transport direction S indicated by the arrow.
- the drive unit has a function of driving the transfer rollers 43, 45, 47, 49, and for example, a motor can be used.
- the transport rollers 43, 45, 47, 49 are made of, for example, cylindrical shaft bodies 43a, 45a, 47a, 49a made of a metal such as stainless steel, and elastic members 43b, 45b, 47b, made of butadiene rubber or the like.
- the recording medium P is an image receiving paper or the like on which ink is transferred
- an ink film (not shown) is conveyed between the recording medium P and the heat generating portion 9 of the thermal head X1 together with the recording medium P.
- the platen roller 50 has a function of pressing the recording medium P onto the protective layer 25 located on the heat generating portion 9 of the thermal head X1.
- the platen roller 50 is arranged so as to extend along a direction orthogonal to the transport direction S, and both ends thereof are supported and fixed so as to be rotatable in a state where the recording medium P is pressed onto the heat generating portion 9.
- the platen roller 50 can be formed by, for example, covering a columnar shaft body 50a made of a metal such as stainless steel with an elastic member 50b made of butadiene rubber or the like.
- the power supply device 60 has a function of supplying a current for heating the heat generating portion 9 of the thermal head X1 and a current for operating the drive IC 11 as described above.
- the control device 70 has a function of supplying a control signal for controlling the operation of the drive IC 11 to the drive IC 11 in order to selectively generate heat of the heat generating portion 9 of the thermal head X1 as described above.
- the thermal printer Z1 presses the recording medium P onto the heat generating portion 9 of the thermal head X1 by the platen roller 50, and conveys the recording medium P onto the heat generating portion 9 by the conveying mechanism 40, while the power supply device 60 and the control device 70.
- a predetermined printing is performed on the recording medium P by selectively heating the heat generating portion 9 by the above.
- the recording medium P is an image receiving paper or the like
- printing is performed on the recording medium P by thermally transferring the ink of the ink film (not shown) conveyed together with the recording medium P to the recording medium P.
- FIG. 7 is a cross-sectional view showing a main part of the thermal head according to the modified example of the embodiment.
- the first region 24a and the second region 24b of the joining material 24 are located side by side in a layered manner.
- the joining material 24 may have one or a plurality of third regions 24c located inside the first region 24a.
- the third region 24c has a higher gold content than the first region 24a.
- the joining material 24 may have one or a plurality of fourth regions 24d located inside the second region 24b.
- the fourth region 24d has a higher tin content than the second region 24b. Since the joining material 24 has the fourth region 24d in this way, the melting point of the joining material 24 is lowered, and the filling property of the recess 72 of the substrate 7 is improved.
- the glass component 26 is located in the second region 24b.
- the glass component 26 may be located inside the first region 24a, the third region 24c, and the fourth region 24d.
- the present disclosure is not limited to the above embodiments, and various changes can be made as long as the purpose is not deviated.
- the flat head in which the heat generating portion 9 is located on the main surface of the substrate 7 has been described as an example, an end face head in which the heat generating portion 9 is located on the end surface of the substrate 7 may be used.
- the heat generation resistor 15 may be used for a so-called thin film head formed by sputtering.
- the material of the underfill material 28 that covers the joining material 24 and the terminal portion 11b may be the same material as the covering member 29 that covers the drive IC 11.
- the connector 31 may be directly electrically connected to the head substrate 3 without providing the FPC 5.
- the connector pin (not shown) of the connector 31 and the electrode pad 10 may be electrically connected.
- the thermal head X1 having the coating layer 27 is illustrated, the coating layer 27 does not necessarily have to be provided. In that case, the protective layer 25 may be positioned up to the region where the covering layer 27 is provided.
- the bonding material 24 is located between the substrate 7 and the terminal portion 11b, but for example, a part of the bonding material 24 is located between the individual electrode 19 and the element portion 11a. May be good.
- the concave portion 241 and the convex portion 242 of the joining material 24 and the convex portion 71 and the concave portion 72 of the corresponding substrate 7 are in close contact with each other.
- such a gap may be smaller than the gap 20 located between the individual electrode 19 and the substrate 7.
- the electrode pad 10 is described as being composed of the same material as the corresponding individual electrode 19 or the first electrode 12, but the present invention is not limited to this, and for example, the electrode pad 10 is made of the same material as the bonding material 24. May be good. Further, the electrode pad 10 does not have to be positioned at the end of the individual electrode 19 and the first electrode 12.
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Abstract
サーマルヘッドは、基板と、接合材と、導電部材と、金電極とを備える。接合材は、基板の上に位置し、金および錫を含有する。導電部材は、接合材の上に位置する。金電極は、基板の上に位置し、接合材と電気的に接続される。
Description
開示の実施形態は、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。
また、基板上に位置する配線側および電子部品側に位置するAuバンプの間にAuSn合金層を挟んで接合した電子部品の接続構造が提案されている。
実施形態の一態様に係るサーマルヘッドは、基板と、接合材と、導電部材と、金電極とを備える。接合材は、基板の上に位置し、金および錫を含有する。導電部材は、接合材の上に位置する。金電極は、基板の上に位置し、接合材を介して導電部材と電気的に接続される。
また、本開示の一態様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、搬送機構と、プラテンローラとを備える。搬送機構は、基板の上に位置する発熱部の上に記録媒体を搬送する。プラテンローラは、記録媒体を押圧する。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する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。
<実施形態>
図1は、実施形態に係るサーマルヘッドの概略を示す斜視図である。図1に示すように、実施形態に係るサーマルヘッドX1は、放熱体1と、ヘッド基体3と、FPC(フレキシブルプリント配線板)5とを備えている。ヘッド基体3は、放熱体1上に位置する。FPC5は、ヘッド基体3と電気的に接続されている。ヘッド基体3は、基板7と、発熱部9と、駆動IC11と被覆部材29とを備える。
図1は、実施形態に係るサーマルヘッドの概略を示す斜視図である。図1に示すように、実施形態に係るサーマルヘッドX1は、放熱体1と、ヘッド基体3と、FPC(フレキシブルプリント配線板)5とを備えている。ヘッド基体3は、放熱体1上に位置する。FPC5は、ヘッド基体3と電気的に接続されている。ヘッド基体3は、基板7と、発熱部9と、駆動IC11と被覆部材29とを備える。
放熱体1は、板状であり、平面視で長方形状を有している。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。放熱体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。放熱体1は、例えば、銅、鉄またはアルミニウム等の金属材料で作製される。
ヘッド基体3は、板状であり、平面視で長方形状である。ヘッド基体3は、基板7の上にサーマルヘッドX1を構成する各部材が位置している。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P(図6参照)に印字を行う。
駆動IC11は、基板7上に位置しており、主走査方向に複数配列されている。駆動IC11は、各発熱部9の通電状態を制御する機能を有する電子部品である。駆動IC11としては、例えば、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てもよい。
駆動IC11は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の樹脂を材料とする被覆部材29によって被覆されている。被覆部材29は、複数の駆動IC11にわたって位置している。
FPC5は、一端がヘッド基体3と電気的に接続されており、他端がコネクタ31と電気的に接続されている。
FPC5は、導電性接合材23(図2参照)により、ヘッド基体3と電気的に接続されている。導電性接合材23は、半田材料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フィルム(ACF)を例示することができる。
以下、図1~図3を用いて、ヘッド基体3を構成する各部材について説明する。図2は、図1に示すサーマルヘッドの概略を示す断面図である。図3は、図1に示すヘッド基体の概略を示す平面図である。
ヘッド基体3は、基板7と、共通電極17と、個別電極19と、第1電極12と、第2電極14と、端子2と、発熱抵抗体15と、保護層25と、被覆層27と、接合材24と、アンダーフィル材28とをさらに備える。なお、図1では、保護層25および被覆層27を省略している。また、図3は、ヘッド基体3の配線を簡略化して示しており、保護層25、被覆層27およびアンダーフィル材28を省略している。また、図3において、第2電極14の構成は簡略化して示しており、駆動IC11は平面視した概略形状を二点鎖線で示している。
基板7は、平面視で長方形状をなしており、一方の長辺である第1長辺7aと、他方の長辺である第2長辺7bと、第1短辺7cと、第2短辺7dを有している。基板7は、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作製される。
図2に示すように、共通電極17は、基板7の上面に位置している。共通電極17は、導電性を有する材料で作製され、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を例示することができる。
図3に示すように、共通電極17は、第1共通電極17aと、第2共通電極17bと、第3共通電極17cと、端子2とを有している。共通電極17は、複数の素子を有する発熱部9に共通して電気的に接続されている。
第1共通電極17aは、基板7の第1長辺7aと発熱部9との間に位置しており、主走査方向に延びている。第2共通電極17bは、基板7の第1短辺7cと第2短辺7dとにそれぞれ沿って複数位置している。第2共通電極17bは、対応する端子2と第1共通電極17aとをそれぞれ接続している。第3共通電極17cは、第1共通電極17aから発熱部9の各素子に向けてそれぞれ延びており、一部が発熱部9の反対側に挿通されている。第3共通電極17cは、第2方向D2(主走査方向)に互いに間隔をあけてそれぞれ位置している。
個別電極19は、基板7の上面に位置している。個別電極19は、いわゆる金電極である。個別電極19は、例えば、金または金合金を含有し、導電性を有する。個別電極19は、錫を含有してもよい。個別電極19は、主走査方向に複数位置しており、隣り合う第3共通電極17cの間に位置している。そのため、サーマルヘッドX1は、第3共通電極17cと個別電極19とが主走査方向に交互に並んでいる。個別電極19は、基板7の第2長辺7b側に電極パッド10が接続されている。電極パッド10は、接合材24(図2参照)により駆動IC11と電気的に接続されている。電極パッド10は、例えば個別電極19と同じ材料で構成してもよい。
第1電極12は、電極パッド10に接続されており、第1方向D1(副走査方向)に延びている。電極パッド10には、上述したように駆動IC11が搭載される。電極パッド10は、例えば第1電極12と同じ材料で構成してもよい。
第2電極14は、主走査方向に延びており、複数の第1電極12にわたって位置している。第2電極14は、端子2により外部に接続されている。
端子2は、基板7の第2長辺7b側に位置している。端子2は、導電性接合材23(図2参照)により、FPC5に接続されている。それにより、ヘッド基体3は、外部と電気的に接続されている。
上記の第3共通電極17c、個別電極19および第1電極12は、各々を構成する材料層を、基板7上に、例えばスクリーン印刷法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法などにより作製できる。また、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などを用いて所定のパターンに加工することにより作製してもよい。第3共通電極17c、個別電極19および第1電極12の厚みは、例えば0.3~10μm程度であり、例えば0.5~5μm程度であってもよい。
また、上記の第1共通電極17a、第2共通電極17b、第2電極14および端子2は、各々を構成する材料層を、基板7上に、例えばスクリーン印刷法により作製できる。第1共通電極17a、第2共通電極17b、第2電極14および端子2の厚みは、例えば5~20μm程度である。このように、厚みの厚い電極を形成することにより、ヘッド基体3の配線抵抗を小さくできる。なお、厚みの厚い電極の部分は、図3においてドットで示している。
発熱抵抗体15は、第3共通電極17cと、個別電極19とをまたがって、基板7の第1長辺7aから離間した状態で位置している。発熱抵抗体15のうち、第3共通電極17cと個別電極19との間に位置する部分が、発熱部9の各素子として機能する。発熱部9の各素子は、図3では簡略化して記載しているが、例えば、100dpi~2400dpi(dot per inch)等の密度で位置している。
発熱抵抗体15は、例えば、各種電極がパターニングされた基板7に、酸化ルテニウムを導電成分とする材料ペーストを、スクリーン印刷法またはディスペンス装置等により主走査方向に長い長帯状に位置させてもよい。
また、保護層25は、基板7の上面に形成された蓄熱層13上に位置しており、発熱部9を被覆している。保護層25は、基板7の第1長辺7aから、電極パッド10と離間するように、基板7の主走査方向にわたって位置している。
保護層25は、絶縁性を有しており、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。保護層25は、例えば、ガラスにより作製でき、印刷等の厚膜形成技術を用いて作製できる。
また、保護層25は、SiN、SiO2、SiON、SiC、あるいはダイヤモンドライクカーボン等を用いて作製してもよい。なお、保護層25を単層で構成してもよいし、複数の保護層25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を用いて作製できる。
被覆層27は、共通電極17、個別電極19、第1電極12および第2電極14を部分的に被覆するように基板7上に位置している。被覆層27は、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。被覆層27は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、あるいはシリコーン系樹脂等の樹脂材料により作製できる。
接合材24は、基板7の上に位置しており、駆動IC11と個別電極19とを電気的に接続する。接合材24は、金(Au)および錫(Sn)を含有し、導電性を有する。なお、接合材24による駆動IC11の接合の詳細については後述する。
アンダーフィル材28は、基板7と駆動IC11との間に位置しており、接合材24および駆動IC11の一部を覆う。アンダーフィル材28は、絶縁性を有する。アンダーフィル材28は、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂を材料とすることができる。
なお、基板7は単層として説明したが、上面に蓄熱層が位置する積層構造であってもよい。蓄熱層は、基板7の上面側の全域にわたって位置させることができる。蓄熱層は、例えば、熱伝導性の低いガラスで作製される。蓄熱層は、発熱部9で発生する熱の一部を一時的に蓄積し、発熱部9の温度を上昇させるのに要する時間を短くできる。それにより、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の上面側に塗布、焼成することで作製される。
なお、蓄熱層は、下地部と隆起部とを有していてもよい。この場合、下地部は、基板7の上面側の全域にわたり位置している部分である。隆起部は、下地部から基板7の厚み方向に突出し、第2方向D2(主走査方向)に沿って帯状に延びる部分である。その場合、隆起部は、印画する記録媒体を、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。なお、蓄熱層は隆起部のみを有してもよい。
次に、図4を用いて、実施形態に係るサーマルヘッドX1の要部について詳細に説明する。図4は、図2に示す領域Aの拡大断面図である。
図4に示すように、駆動IC11は、素子部11aと端子部11bとを有する。素子部11aは、駆動IC11の上記した機能を実現する要部である。素子部11aは、電子部品の一例である。
端子部11bは、素子部11aと電気的に接続されている。端子部11bは、基板7の上に位置する接合材24を介して、個別電極19の端部に位置する電極パッド10と電気的に接続されている。端子部11bは、例えば、導電性の金属部材である。端子部11bは、例えば、銅およびニッケルを含有する。端子部11bは、導電部材の一例である。
また、端子部11bは、第1層111および第2層112を有してもよい。第1層111は、例えば、銅を含有する。第1層111は、所定の寸法を有し、素子部11aと基板7との間隔d3を確保する。間隔d3は、例えば、20μm以上である。
また、第2層112は、第1層111よりも基板7側に位置する。第2層112は、例えば、ニッケルを含有する。第2層112は、接合材24に位置する金原子および錫原子の素子部11a側への拡散を防止する拡散防止層として機能する。
また、端子部11bの厚さd1は、基板7と端子部11bとの間隔d2よりも大きくてよい。厚さd1を間隔d2よりも大きくすることで、素子部11aと基板7との上記した間隔d3が確保しやすくなる。
接合材24は、基板7と、駆動IC11の端子部11bとの間に位置し、基板7の上に駆動IC11を固定する。
接合材24は、個別電極19と接するように隣り合って基板7の上に位置している。このため、駆動IC11および個別電極19は、導電性を有する接合材24を介して電気的に接続される。
また、接合材24は、個別電極19を介さずに基板7の上に直接位置している。このように接合材24が位置することにより、耐久性が高くなる。この点について、図4および図5を用いてさらに説明する。
図5は、図4に示す領域Bの拡大断面図である。図5に示すように、基板7は、個別電極19および接合材24に対向する複数の凸部71および凹部72を有している。凸部71は、基板7の厚み方向に突出する部分である。凹部72は、隣り合う凸部71の間に位置し、基板7の厚み方向に没入する部分である。なお、凸部71および凹部72は、図5における基板7の断面において、所定距離(例えば、300μm)における、基板7の表面の平均高さZcを測定し、平均高さZcよりも高い部分を凸部71、平均高さZcよりも低い部分を凹部72とみなすこともできる。
個別電極19は、凸部71に接触している。一方、基板7の凹部72と個別電極19の間には、空隙20が位置している。すなわち、個別電極19は、凸部71に支持されるようにして基板7に固定されている。
これに対し、接合材24は、複数の凹部241および凸部242を有している。凹部241は、平面視で基板7の凸部71を囲むように凸部71の周囲に位置している。また、凸部242は、基板7の凹部72に位置している。すなわち、接合材24は、基板7の表面形状に追従するように位置しており、接合材24および基板7は互いに密着している。
このように、接合材24が基板7の凸部71および凹部72に対応する凹部241および凸部242を有することから、基板7の凸部71および凹部72に追従しない個別電極19と比較して基板7に対する密着性が高まる。このため、駆動IC11を固定する接合材24の剥離や破損が生じにくくなる。したがって、実施形態に係るサーマルヘッドX1によれば、耐久性が向上する。
図4に戻り、さらに説明する。接合材24は、第1領域24aと、第2領域24bとを有してもよい。第1領域24aは、個別電極19よりも錫の含有率が大きい。具体的には、第1領域24aは、例えば、質量比で20%~40%のSn原子と、80%~60%のAu原子とを有してもよい。
第2領域24bは、第1領域24aよりも金の含有率が大きい。具体的には、第2領域24bは、例えば、質量比で20%未満のSn原子と、80%を超えるAu原子とを有してもよい。第1領域24aおよび第2領域24bは、接合材24の断面を撮像したSEM(Scanning Electron Microscope)画像に基づいて目視等により判別することができる。
第2領域24bは、端子部11bの下方から、図4で示す左右方向に広がるように位置している。
また、第2領域24bは、第1領域24aよりも基板7側に位置してもよい。図4に示すように、例えば、第1領域24aが駆動IC11の端子部11bと向かい合うように位置し、第2領域24bが個別電極19と隣り合うように位置してもよい。
また、接合材24は、ガラス成分26を含有してもよい。ガラス成分26は、例えば、第2領域24bの内部に位置している。例えば、ガラス成分26の一部が接合材24の凸部242(図5参照)に位置すると、基板7の凹部72に接触または近接しやすくなる。このようにガラス成分26が位置することにより、アンカー効果によって基板7に対する密着性がさらに高まる。このため、駆動IC11を固定する接合材24の剥離や破損が生じにくくなる。したがって、実施形態に係るサーマルヘッドX1によれば、耐久性が向上する。
なお、図示は省略するが、第1電極12に位置する電極パッド10における駆動IC11の接続についても、金電極の一例である上記した個別電極19の端部に位置する電極パッド10における駆動IC11の接続と同様とすることができる。
次に、サーマルヘッドX1を有するサーマルプリンタZ1について、図6を参照しつつ説明する。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。
実施形態に係るサーマルプリンタ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)に配置された取付部材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、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を矢印で示した搬送方向Sに沿うように、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。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を材料とする円柱状の軸体43a,45a,47a,49aを、ブタジエンゴム等を材料とする弾性部材43b,45b,47b,49bにより被覆したものであってもよい。なお、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(不図示)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上に位置する保護層25上に押圧する機能を有する。プラテンローラ50は、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、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。
<変形例>
次に、図7を参照して、実施形態の変形例に係るサーマルヘッドX1について説明する。図7は、実施形態の変形例に係るサーマルヘッドの要部を示す断面図である。
次に、図7を参照して、実施形態の変形例に係るサーマルヘッドX1について説明する。図7は、実施形態の変形例に係るサーマルヘッドの要部を示す断面図である。
上記した実施形態では、接合材24の第1領域24aおよび第2領域24bが層状に並んで位置していた。これに対し、接合材24は、図7に示すように、第1領域24aの内部に位置する1または複数の第3領域24cを有してもよい。第3領域24cは、第1領域24aよりも金の含有率が大きい。このように接合材24が第3領域24cを有することにより、接合材の比抵抗を小さくすることができる。
また、接合材24は、第2領域24bの内部に位置する1または複数の第4領域24dを有してもよい。第4領域24dは、第2領域24bよりも錫の含有率が大きい。このように接合材24が第4領域24dを有することにより、接合材24の融点が下がり、基板7の凹部72の充填性が向上する。
また、上記した実施形態では、ガラス成分26が、第2領域24bに位置していた。これに対し、接合材24は、第1領域24a、第3領域24cおよび第4領域24dの内部にガラス成分26が位置してもよい。このようにガラス成分26が接合材24の全体にわたり位置することにより、例えば、接合材24の強度が増大する。このため、駆動IC11を固定する接合材24の破損が生じにくくなる。したがって、本変形例に係るサーマルヘッドX1によれば、耐久性が向上する。
以上、本開示の実施形態および各変形例について説明したが、本開示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、発熱部9が基板7の主面上に位置する平面ヘッドを例示して説明したが、発熱部9が基板7の端面に位置する端面ヘッドでもよい。
また、発熱抵抗体15を印刷により形成した、いわゆる厚膜ヘッドを用いて説明したが、厚膜ヘッドに限定されるものではない。発熱抵抗体15をスパッタリングにより形成した、いわゆる薄膜ヘッドに用いてもよい。
また、接合材24および端子部11bを覆うアンダーフィル材28の材料を、駆動IC11を被覆する被覆部材29と同じ材料としてもよい。
また、FPC5を設けずにコネクタ31をヘッド基体3に直接電気的に接続してもよい。その場合、コネクタ31のコネクタピン(不図示)と電極パッド10とを電気的に接続してもよい。
また、被覆層27を有するサーマルヘッドX1を例示したが、被覆層27は、必ずしも備えなくてもよい。その場合、被覆層27を設けていた領域まで保護層25を位置させてもよい。
また、上記した説明では、接合材24は基板7と端子部11bとの間に位置していたが、例えば、接合材24の一部が個別電極19と素子部11aとの間に位置してもよい。
また、上記した説明では、接合材24の凹部241および凸部242と、対応する基板7の凸部71および凹部72とが互いに密着しているとして説明したが、これに限らず、接合材24と基板7との間に位置する隙間を有してもよい。例えば、かかる隙間が、個別電極19と基板7との間に位置する空隙20よりも小さくてもよい。これにより、接合材24と基板7との間の適切な密着性を確保することができる。
また、上記した説明では、電極パッド10は対応する個別電極19または第1電極12と同じ材料で構成されるとして説明したが、これに限定されず、例えば、接合材24と同じ材料であってもよい。また、個別電極19および第1電極12の端部に電極パッド10を位置させなくてもよい。
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、本開示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 サーマルヘッド
Z1 サーマルプリンタ
1 放熱体
3 ヘッド基体
7 基板
9 発熱部
10 電極パッド
11 駆動IC
12 第1電極
14 第2電極
15 発熱抵抗体
17 共通電極
19 個別電極
24 接合材
25 保護層
26 ガラス成分
27 被覆層
28 アンダーフィル材
29 被覆部材
Z1 サーマルプリンタ
1 放熱体
3 ヘッド基体
7 基板
9 発熱部
10 電極パッド
11 駆動IC
12 第1電極
14 第2電極
15 発熱抵抗体
17 共通電極
19 個別電極
24 接合材
25 保護層
26 ガラス成分
27 被覆層
28 アンダーフィル材
29 被覆部材
Claims (12)
- 基板と、
前記基板の上に位置し、金および錫を含有する接合材と、
前記接合材の上に位置する導電部材と、
前記基板の上に位置し、前記接合材と電気的に接続される金電極と
を備えるサーマルヘッド。 - 前記基板は、前記金電極および前記接合材に対向する複数の凸部を有し、
前記接合材は、前記凸部の周囲に位置する凹部を有する
請求項1に記載のサーマルヘッド。 - 前記基板は、前記金電極および前記接合材に対向する複数の凹部を有し、
前記接合材は、前記凹部に位置する凸部を有する
請求項1に記載のサーマルヘッド。 - 前記基板と前記金電極との間に位置する空隙を有する
請求項1~3のいずれか1つに記載のサーマルヘッド。 - 前記接合材は、前記金電極よりも錫の含有率が大きい第1領域と、前記第1領域よりも金の含有率が大きい第2領域とを有する
請求項1~4のいずれか1つに記載のサーマルヘッド。 - 前記接合材は、前記第1領域の内部に位置し、前記第1領域よりも金の含有率が大きい第3領域をさらに有する
請求項5に記載のサーマルヘッド。 - 前記接合材は、前記第2領域の内部に位置し、前記第2領域よりも錫の含有率が大きい第4領域をさらに有する
請求項5または6に記載のサーマルヘッド。 - 前記接合材は、前記第2領域の内部に位置するガラス成分を有する
請求項5~7のいずれか1つに記載のサーマルヘッド。 - 前記導電部材の厚さは、前記基板と前記導電部材との間隔よりも大きい
請求項1~8のいずれか1つに記載のサーマルヘッド。 - 前記導電部材は、銅を含有する第1層を有する
請求項1~9のいずれか1つに記載のサーマルヘッド。 - 前記導電部材は、前記第1層よりも基板側に位置し、ニッケルを含有する第2層を有する
請求項10に記載のサーマルヘッド。 - 請求項1~11のいずれか1つに記載のサーマルヘッドと、
前記基板の上に位置する発熱部の上に記録媒体を搬送する搬送機構と、
前記発熱部の上に前記記録媒体を押圧するプラテンローラと
を備えるサーマルプリンタ。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024029512A1 (ja) * | 2022-08-05 | 2024-02-08 | 京セラ株式会社 | サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05229160A (ja) * | 1992-02-24 | 1993-09-07 | Tokyo Electric Co Ltd | サーマルヘッド |
JPH07329329A (ja) * | 1994-06-09 | 1995-12-19 | Rohm Co Ltd | 熱印字用基板 |
JP2002289768A (ja) | 2000-07-17 | 2002-10-04 | Rohm Co Ltd | 半導体装置およびその製法 |
JP2002321399A (ja) * | 2001-04-26 | 2002-11-05 | K-Tech Devices Corp | サーマルヘッド及びその製造法 |
US20060268094A1 (en) * | 2005-04-21 | 2006-11-30 | Kyocera Corporation | Thermal head and thermal printer |
WO2016158685A1 (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | 京セラ株式会社 | サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54128746A (en) * | 1978-03-29 | 1979-10-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Production of thin film type thermal head |
JPS55166268A (en) * | 1979-06-11 | 1980-12-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of thermal head |
JPS60176780A (ja) * | 1984-02-22 | 1985-09-10 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | 感熱記録ヘツド |
JP2507145B2 (ja) * | 1990-06-15 | 1996-06-12 | 松下電器産業株式会社 | サ―マルヘッドの製造法 |
US7057294B2 (en) * | 2001-07-13 | 2006-06-06 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device |
JP4895358B2 (ja) * | 2006-05-16 | 2012-03-14 | キヤノン株式会社 | インクジェット記録ヘッド |
WO2012086558A1 (ja) * | 2010-12-25 | 2012-06-28 | 京セラ株式会社 | サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタ |
JP5836825B2 (ja) * | 2011-02-24 | 2015-12-24 | 京セラ株式会社 | サーマルヘッドおよびこれを備えるサーマルプリンタ |
JP2012206417A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Seiko Epson Corp | サーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法及びサーマルプリンター |
WO2016068313A1 (ja) * | 2014-10-30 | 2016-05-06 | 京セラ株式会社 | サーマルヘッド、およびサーマルプリンタ |
JP6419006B2 (ja) * | 2015-03-27 | 2018-11-07 | 京セラ株式会社 | サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ |
US10144224B2 (en) * | 2015-07-29 | 2018-12-04 | Kyocera Corporation | Thermal head and thermal printer |
WO2017057364A1 (ja) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | 京セラ株式会社 | サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ |
JP6584641B2 (ja) * | 2016-03-29 | 2019-10-02 | 京セラ株式会社 | サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ |
-
2021
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05229160A (ja) * | 1992-02-24 | 1993-09-07 | Tokyo Electric Co Ltd | サーマルヘッド |
JPH07329329A (ja) * | 1994-06-09 | 1995-12-19 | Rohm Co Ltd | 熱印字用基板 |
JP2002289768A (ja) | 2000-07-17 | 2002-10-04 | Rohm Co Ltd | 半導体装置およびその製法 |
JP2002321399A (ja) * | 2001-04-26 | 2002-11-05 | K-Tech Devices Corp | サーマルヘッド及びその製造法 |
US20060268094A1 (en) * | 2005-04-21 | 2006-11-30 | Kyocera Corporation | Thermal head and thermal printer |
WO2016158685A1 (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | 京セラ株式会社 | サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See also references of EP4129700A4 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024029512A1 (ja) * | 2022-08-05 | 2024-02-08 | 京セラ株式会社 | サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CN115315356A (zh) | 2022-11-08 |
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