DE4338655C2

DE4338655C2 - Druckkopfkern für einen Nadeldrucker und Verfahren zum Herstellen desersteren

Info

Publication number: DE4338655C2
Application number: DE4338655A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Shimizu; Yoshihiko Seyama
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-03-17
Filing date: 1993-11-12
Publication date: 1998-11-19
Anticipated expiration: 2013-11-13
Also published as: DE4338655A1; JPH06270422A; US5362332A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Druckkopfkern mit einem Magnet grundkörper, auf einen Druckkopf mit einem derartigen Druckkopfkern zum Verbessern der Druckgeschwindigkeit eines Nadeldruckers, und auf ein Verfahren zum Herstellen des Druckkopfkerns mit dem Magnetgrundkörper bei einem Nadeldrucker.

Um die Druckgeschwindigkeit eines Nadeldruckers zu verbessern, ist es sehr wichtig, die magnetische Fluß dichte und das Verhalten eines Druckkopfkerns mit einem Magnetgrundkörper, der für den Druckkopf verwendet wird, zu verbessern. Eine Fe-Si- Legierung mit einer hohen magnetischen Flußdichte und einer kleinen Koerzitivkraft wurde als Material des Magnetgrund körpers verwendet. Als jedoch eine höhere Druckgeschwindig keit nötig wurde, wurde der Einsatz einer Fe-50%-Co-Legie rung, d. h. mit 50% Co und dem Rest Fe, versucht, die eine höhere magnetische Flußdichte hat. Diese Fe-50%-Co-Legierung hat von den derzeit bekannten Metallmaterialien die höchste magneti sche Flußdichte. Da jedoch ihr spezifischer Widerstand niedrig ist, ist der Wirbelstromverlust bei hoher Frequenz groß, das Ansprechen auf den Eingangsstrom gering, und der Einsatz dieses Materials bei dem Magnetgrundkörper für ein Hochgeschwindigkeitsdrucken schwierig.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Maßnahme anzugeben, die das Ansprechen des Nadeldruckers bei hoher Taktfrequenz verbessert.

Aus der JP 63-24 73 02 A mit Abstract ist ein Druckkopfkern für ei nen Nadeldrucker bekannt, der aus einem Magnetgrundkörper aus einer Fe- Co-Legierung mit 50% Co und dem Rest Fe besteht. Ferner weist der Ma gnetgrundkörper ein Flächensegment auf, das, wenn der Magnetgrundkörper Bestandteil eines Magnetkreises ist, senkrecht zu letzterem angeordnet ist.

Im Abstract der JP 4-23 52 88 A ist ein Korrosionsschutz für Magnet ventile und künstliche Zähne beschrieben. Dabei soll der einer korrodie renden Umgebung ausgesetzte Teil eines Elements mit Cr plattiert werden. Eine Abschirmung zwischen einzelnen elektromagnetischen Aufbauten ei nes Druckkopfes ist der EP 0 041 126 A1 zu entnehmen. Danach ist vorge sehen, jeden einzelnen Druckkopfkern gegen seine benachbarten Druckkopf kernen abzuschirmen z. B. mit Kupfer gegen magnetische Störeinflüsse aus der Umgebung abzuschirmen bzw. die Umgebung vor der eigenen magnetischen Wirkung zu schützen, indem die entsprechenden Seiten des Druckkopfkerns C-förmig ummantelt werden.

Die US 5 055 128 befaßt sich mit gesinterten Fe-Co-Magnet materialien zur Herstellung von Motoren und Magnetjochen. Dabei wird zunächst ein Pulver aus Fe und Co mit einem Bin der durchgeknetet und anschließen zu einem Körper spritzge gossen. Danach erfolgt ein "Debinding" und ein Sintern.

Beschichten der Polflächen von Relais ist an sich be kannt. DE-AS 11 10 729 offenbart das Brünieren, DE-AS 11 58 173 Beschichtungen aus Carbonnitrid, DE-AS 11 58 173 Be schichtungen aus Nitrid und US 2 134 951 Metallbeschichtun gen, z. B. aus Chrom.

Der Druckkopfkern soll eine magnetische Flußdichte besitzen, die ähnlich je ner der einer Fe-50%-Co-Legierung ist, und Eingangscharakteri stiken des Eingangsstroms besitzen, die ähnlich denen einer Fe-Si-Legierung sind. Die vorliegende Erfindung betrifft einen solchen Druck kopfkern, sowie einen Druckkopf mit einem solchen Druckkopfkern und ein Ver fahrens zur Herstellung dieses Druckkopfkerns.

Der erfindungsgemäße Druckkopfkern ist durch die Merk male des Anspruchs 1 gegeben.

Danach wird durch die Erfindung ein Druckkopfkern für einen Nadeldrucker geschaffen, mit einem Magnetgrundkörper, der eine Fe-Co-Legierung mit 50% Co und dem Rest Fe enthält und ein Flächensegment aufweist, das, wenn der Magnetgrund körper Bestandteil eines Magnetkreises ist, senkrecht zu letzterem angeordnet ist. Ein derartiger Druckkopfkern zeichnet sich dadurch aus, daß auf dem Flächensegment eine Schicht mit einem Metall oder einer Legierung zum Erhöhen des spezifischen elektrischen Widerstandes des Druckkopf kerns gebildet ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Druckkopfkerns sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Ein Nadeldrucker-Druckkopf mit einem Druckkopfkern nach der Erfindung ist in verschiedenen vorteilhaften Ausführun gen durch die Ansprüche 6 bis 10 bestimmt.

Das durch die Erfindung geschaffene Herstellungsverfah ren für einen Druckkopfkern enthält gemäß Anspruch 11 die folgende Schritte:
Weichkneten von Magnetpulver, das eine Fe-Co-Legierung mit 50% Co und dem Rest Fe und einen Binder enthält,
Spritzgießen der gekneteten Mischung,
Erhitzen des erhaltenen geformten Gegenstandes in einem Entfettungsofen, um den Binder zu entfernen und einen ent fetteten Gegenstand zu erhalten,
Sintern des entfetteten Gegenstandes, um den Magnet grundkörper zu schaffen, und
Bilden der Schicht aus einem Metall oder einer Legie rung zum Erhöhen des spezifischen elektrischen Widerstandes des Magnetgrundkörpers auf dem Flächensegment, das, wenn der Magnetgrundkörper Bestandteil eines Magnetkreises ist, senk recht zu letzterem angeordnet ist.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Konzeptansicht, die einen Druckkopf für einen Nadeldrucker zeigt, der eine erste Ausführung ei nes Druckkopfkerns mit einem Magnetgrundkörper gemäß der vorliegenden Erfindung enthält,

Fig. 2 ist eine Konzeptansicht, die einen Druckkopf für einen Nadeldrucker zeigt, der eine zweite Ausführung ei nes Druckkopfkerns mit einem Magnetgrundkörper gemäß der vorliegenden Erfindung enthält,

Fig. 3 ist eine Konzeptansicht, die eine Vorrichtung zeigt, die zum Messen einer Induktionsstromwellenform eines Druckkopfkerns mit einem Magnetgrundkörper verwendet wird, die bei einer Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung erhalten wird;

Fig. 4 ist eine erläuternde Ansicht, die zum Erläutern eines Vakuumabscheidungsverfahrens für ein Metall bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nützlich ist; und

Fig. 5 ist eine erläuternde Ansicht, die zum Erläutern eines Streichplattierungsverfahrens eines Metalls oder einer Legierung bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung nützlich ist.

Gemäß bevorzugter Ausführungen der vorliegenden Erfindung ist eine Schicht aus einem Metall oder einer Legierung zum Erhöhen des spezifi schen Widerstandes des Druckkopfkerns auf einem Flächensegment des Magnetgrundkörpers, das, wenn dieser Bestandteil eines Magnetkreises ist, zu letzterem senkrecht ist, durch Vakuumabscheidung oder Plattierung gebildet. Bei der Her stellung eines derartigen Druckkopfkerns wird ein ge sinterter Magnetgrundkörper, der durch Sintern eines entfet teten Körpers erhalten wurde, im allgemeinen magnetisch ausgeheilt. Diese Annealbehandlung wird ausgeführt, um eine magnetische Spannung des Kristalls zu beseitigen, und um die magnetischen Charakteristiken zu verbessern, indem der gesinterte Magnetgrundkörper auf einer Temperatur belassen, die höher als ein magnetischer Umwandlungspunkt ist, und dann langsam abgekühlt wird. Demzufolge wird, wenn das magnetische Ausheilen bei der vorliegenden Erfindung nach der Bildung der Metall- oder Legierungsschicht ausgeführt wird, das Metall oder die Legierung während des magnetischen Ausheilverfahrens in das Magnetgrundkörpermaterial von einer Endfläche her eindiffundiert und eine Zone einer graduellen Zusammensetzungs änderung von Magnetgrundkörpermaterial und Metall oder Legierung in der Nähe dieses Flächensegments, das bevorzugt eine Endfläche des Magnetgrundkörpers ist, gebildet.

Da die Schicht aus dem Metall oder der Legierung zum Erhöhen des spezifischen Widerstandes des Druckkopfkerns auf insbesondere der Endfläche des Magnetgrundkörpers, d. h. auf einem Flächensegment, gebildet ist, die zum Magnetkreis des Druckkopfes senkrecht ist, wird der Widerstand des Magnetkreises insgesamt größer. Deshalb wird, selbst wenn ein elektrisches Hochfrequenzfeld angelegt wird, der Wirbelstromverlust reduziert und der maximale Induktionsstrom größer. Demzufolge wird ein Druckkopfkern mit einem ausgezeichneten Eingangsstromverhalten erhalten. Wenn die Schicht graduell aus dem Magnetgrund körpermaterial und dem Metall oder der Legierung zum Erhöhen des spezifischen Widerstandes des Druckkopfkerns durch magnetisches Ausheilen gebildet wird, kann der Widerstand des Magnetkreises insgesamt weiter ver größert werden, der Wirbelstromverlust weiter ver ringert werden, wenn ein elektrisches Hochfrequenzfeld angelegt wird, und ein Magnetgrundkörper mit einem ausge zeichneten Eingangsstromverhalten erhalten werden.

Die Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die einen Druckkopf für einen Nadeldrucker zeigt, der mit einem Druckkopfkern gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist. Dieser Druckkopf enthält einen Magnetgrundkörper 1, der aus einer Fe-50%-Co-Legierung besteht, einen Dauermagneten 2, ein Zwischenstück 3, einen Anker 4, einen Draht 5 und eine Anregungsspule 6. Eine Metall- oder Legierungsschicht 7 zum Erhöhen des spezifischen Widerstandes des Druckkopfkerns ist auf einer Endfläche des Magnetgrundkör pers 1 gebildet, die zum Magnetkreis des Druckkopfes senkrecht ist.

Die Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die einen Druckkopf für einen Nadeldrucker zeigt, der mit einem bevorzugten Druckkopfkern gemäß der vorliegenden Erfin dung versehen ist. Auf dieselbe Weise wie der in der Fig. 1 gezeigte Druckkopf enthält dieser Druckkopf einen Magnet grundkörper 1 aus einer Fe-50%-Co-Legierung, einen Dauer magneten 2, ein Zwischenstück 3, einen Anker 4, einen Draht 5 und eine Anregungsspule 6. Eine Metall- oder Legierungs schicht 7 zum Erhöhen des spezifischen Widerstandes des Druckkopfkerns, die auf der Endfläche des Magnetgrundkörpers 1 gebildet ist, die zum Magnetkreis des Druckkopfes senkrecht ist, ist jedoch als Schicht mit sich allmählich verändernder Zusammensetzung zwischen dem Metall oder der Legierung zum Erhöhen des spezifischen Widerstandes des Druckkopfkerns und dem Magnetgrundkörpermaterial gebildet.

Die Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zeigt, die zum Messen einer Induktionsstromwellenform des Druckkopfkerns verwendet wird, die gemäß einer Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung erhalten wird. Das Bezugs zeichen 11 bezeichnet einen zu messenden Druckkopfkern, 12 ist ein Magnetgrundkörper zum Detektieren, der aus einer Fe-30%-Co-Legierung, also mit 30% Co und dem Rest Fe, besteht, 13 ist eine Impressionsspule, 14 ist eine Detektionsspule, 15 ist ein Abstandshalter aus einem Silikongummi, 16 ist ein Hochgeschwindigkeits leistungsverstärker, 17 ist ein Funktionsgenerator, 18 ist ein Stromfühler, 19 ist ein Verstärker und 20 ist ein Oszilloskop.

Beispiel 1

65 Vol.-% eines Fe-50%-Co-Legierungspulvers mit einer mitt leren Partikelgröße von 20 µm und 35 Vol.-% eines Binders aus Polyethylen und Polymethylmethakrylat als Hauptkom ponenten wurden verknetet, und ein Magnetgrundkörper wurde durch Spritzgießen gebildet, entfettet und gesintert. Nachdem der Magnetgrundkörper bei einer maximalen Temperatur von 1150°C in einer Wasserstoffatmosphäre ausgeheilt wurde, wurde Cr auf den Endflächen der Anschlußabschnitte 23 des Magnetgrundkörpers 22 in einer Dicke von 0,5 bis 10 µm unter Verwendung einer Metallmaske 21 im Vakuum abgeschieden, wie in der Fig. 4 gezeigt ist. Der spezifische Widerstand des resultie renden Druckkopfkerns wurde gemessen, und ferner wurden der maximale Induktionsstromwert und die Anstiegszeit an einer erhaltenen Induktionsstromwellenform durch Verwendung der in der Fig. 3 gezeigten Vorrichtung gemessen. Die Meßergeb nisse sind in der Tabelle 1 aufgeführt.

Beispiel 2

Ein Magnetgrundkörper wurde auf genau dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt, und verschiedene Leistungen wurden gemessen. Bei diesem Beispiel wurde jedoch die Vakuumabscheidung von Cr nach der Herstellung des Sinterkör pers ausgeführt, und danach wurde das Ausheilen vorgenommen. Die Ergebnisse sind ebenfalls in der Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1

Beispiel 3

65 Vol.-% eines Fe-50%-Co-Legierungspulvers mit einer mitt leren Partikelgröße von 20 µm und 35 Vol.-% eines Binders aus Polyethylen und Polymethylmethakrylat als Hauptkom ponenten wurden verknetet, und ein Magnetgrundkörper wurde durch Spritzgießen hergestellt, entfettet und gesintert. Als nächstes wurde, nachdem der Magnetgrundkörper bei einer maximalen Temperatur von 1150°C in einer Wasserstoffatmo sphäre aussgeheilt wurde, ein Cr-Metallfilm oder ein Ni-Cr, Ni-W oder Ni-Co-Legierungsfilm auf den Endflächen von Anschlußabschnitten 23 des Magnetgrundkörpers 22 unter Anwendung eines Streichplattierungsverfahrens in einer Filmdicke von 0,5 bis 10 µm im Vakuum abgeschieden, wie in der Fig. 5 gezeigt ist. Der spezifische Widerstand des resultieren den Druckkopfkerns wurde gemessen, und ferner wurden ein maximaler Induktionsstromwert und eine Anstiegszeit an einer erhaltenen Induktionsstromwellenform durch die in der Fig. 3 gezeigte Vorrichtung gemessen. Die Resultate sind in der Tabelle 2 aufgeführt.

Beispiel 4

Ein Magnetgrundkörper wurde auf genau dieselbe Weise wie beim Beispiel 3 hergestellt, und verschiedene Leistungen wurden gemessen. Der Metallfilm oder der Legierungsfilm wurde jedoch bei diesem Beispiel nach der Herstellung des Sinterkörpers gebildet, und danach wurde das Spannungs freiglühen ausgeführt. Die Resultate sind in der Tabelle 2 aufgeführt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Druckkopf mit ausgezeichnetem Verhalten erhalten werden, selbst wenn eine Fe-50%-Co-Legierung als Material eines Magnetgrundkörpers für einen Druckkopfkern eines Nadeldrucker-Druckkopfes verwendet wird.

Claims

1. Druckkopfkern für einen Nadeldrucker, mit einem Magnetgrundkörper, der eine Fe-Co-Legierung mit 50% Co und dem Rest Fe enthält und ein Flächensegment aufweist, das, wenn der Magnetgrundkörper Bestandteil eines Magnetkreises ist, senkrecht zu letzterem angeordnet ist, dadurch gekenn zeichnet, daß auf dem Flächensegment eine Schicht (7) mit einem Metall oder einer Legierung zum Erhöhen des spezifi schen elektrischen Widerstandes des Druckkopfkerns gebildet ist.

2. Druckkopfkern nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schicht (7) aus dem Metall oder der Legie rung zum Erhöhen des spezifischen elektrischen Widerstandes des Druckkopfkerns besteht.

3. Druckkopfkern nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schicht (7) eine graduelle Zusammenset zungsänderung vom Material des Magnetgrundkörpers (1) zum Metall oder zur Legierung zum Erhöhen des spezifischen elek trischen Widerstandes des Druckkopfkerns aufweist.

4. Druckkopfkern nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (7) einen Cr-Metallfilm oder einen Ni-Cr-, Ni-W- oder Ni-Co-Legie rungsfilm enthält.

5. Druckkopfkern nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächensegment zu mindest Teil einer Endfläche des Magnetgrundkörpers (1) ist.

6. Nadeldrucker-Druckkopf mit einem Druckkopfkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Magnetkreis den Druckkopfkern aus dem Ma gnetgrundkörper (1) und der Schicht (7) und ferner einen Anker (4) enthält.

7. Nadeldrucker-Druckkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkreis ferner ein Zwischenstück (3) enthält.

8. Nadeldrucker-Druckkopf nach Anspruch 6 oder 7, da durch gekennzeichnet, daß der Magnetkreis ferner einen Per manentmagneten (2) enthält.

9. Nadeldrucker-Druckkopf nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Anker (4) ein Draht (5) angebracht ist.

10. Nadeldrucker-Druckkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anregungsspule (6) vorgesehen ist, mittels der ein Auslösen des Drahtes (5) bewirkbar ist.

11. Verfahren zur Herstellung eines Druckkopfkerns nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit den Schritten:
Weichkneten von Magnetpulver, das eine Fe-Co-Legierung mit 50% Co und dem Rest Fe und einen Binder enthält,
Spritzgießen der gekneteten Mischung,
Erhitzen des erhaltenen geformten Gegenstandes in einem Entfettungsofen, um den Binder zu entfernen und einen ent fetteten Gegenstand zu erhalten,
Sintern des entfetteten Gegenstandes, um den Magnet grundkörper (1) zu schaffen, und
Bilden der Schicht (7) aus einem Metall oder einer Le gierung zum Erhöhen des spezifischen elektrischen Widerstan des des Druckkopfkerns auf dem Flächensegment, das, wenn der Magnetgrundkörper (1) Bestandteil eines Magnetkreises ist, senkrecht zu letzterem angeordnet ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall- oder Legierungsschicht durch Vakuumabscheidung oder Plattierung gebildet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (7) aus Metall mit Cr oder aus einer Legierung mit einer Ni-Cr-, Ni-W- oder Ni- Co-Legierung gebildet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der gesinterte Gegenstand magnetisch ausgeheilt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Ausheilen nach der Bil dung der Metall- oder Legierungsschicht (7) ausgeführt wird.