DE4338655C2 - Druckkopfkern für einen Nadeldrucker und Verfahren zum Herstellen desersteren - Google Patents
Druckkopfkern für einen Nadeldrucker und Verfahren zum Herstellen desersterenInfo
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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.
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.
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.
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
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.
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 (15)
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.
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.
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