JP2521893B2

JP2521893B2 - ワイヤガイドの製造方法

Info

Publication number: JP2521893B2
Application number: JP5271592A
Authority: JP
Inventors: 光治高橋; 清光須賀
Original assignee: Seikosha KK
Current assignee: Seikosha KK
Priority date: 1992-03-11
Filing date: 1992-03-11
Publication date: 1996-08-07
Anticipated expiration: 2011-08-07
Also published as: JPH06286163A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドットインパクト式プ
リンタの印字ヘッドを構成するワイヤガイドの製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤドット式プリンタの印字ヘッドの
ワイヤガイドは、多数の印字ワイヤを高速で進退させる
際に、正確で安定した印字をするために重要な機能を果
たすもので、その構成材としては、従来は合成樹脂やセ
ラミックが用いられていたが、最近は、強度的に秀れ、
かつ加工が容易な、感光性ガラスを採用したものが多く
なっている。

【０００３】感光性ガラスを用いてワイヤガイドを製造
するための従来技術としては、一般的に図４に示すよう
な工程が採用されている。

【０００４】まず、（ａ）所定寸法に形成した感光性ガ
ラス１１の上面に、多数の露光穴パターンを形成したガ
イド孔形成用マスク１２を被せ、露光手段１３により上
面から紫外線を照射し、ガイド孔となるべき部分を露光
し、露光部１４を形成する（露光工程）。

【０００５】（ｂ）次に、露光部を有する感光性ガラス
板１１からマスク１２を除去してから熱処理を施し、露
光部に化学変化を起こさせ、エッチングを受け易い性質
の結晶部１４ａを作る（熱現像工程）。

【０００６】（ｃ）次に、熱現像した感光性ガラス板１
１に再び紫外線を照射し、後に行う結晶化に備える（再
露光工程）。

【０００７】（ｄ）次に、フッ酸の水溶液でエッチング
して露光・現像した部分を除去し、ワイヤガイド孔１５
を形成する（エッチング工程）。

【０００８】（ｅ）最後に、エッチングした感光性ガラ
ス１１を再び加熱し、熱化学変化によって結晶化させ、
感光性ガラス板全体を強化する（結晶化工程）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例によって感
光性ガラスにガイド孔を設ける場合には、ワイヤガイド
孔が直線的な貫通孔に形成されるため、以下のような問
題が生じる。すなわち、印字ワイヤによって安定した印
字をするためには、ワイヤガイド孔の径を印字ワイヤの
径よりも極めてわずかしか大きくすることができない。
その結果として、印字ヘッド組み立ての際に、多数の小
さなガイド孔にそれぞれ細い印字ワイヤを挿通しなけれ
ばならないため、印字ヘッドの組み立て工程を複雑化
し、印字ヘッドのコスト引き上げの原因になっている。
印字ワイヤの挿通をよくするためには、ワイヤガイド孔
の入口側を大きくし、印字ワイヤを進入し易くなるよう
にすればよいのであるが、露光によって孔を設ける部分
を形成する場合には、露光用光線をテーパ状に照射する
ことが難しく、製造困難であった。

【００１０】そこで本発明の目的は、ワイヤガイドのガ
イド孔の入口側を大きくし、印字ワイヤをガイド孔に容
易に挿通可能にしたワイヤガイドを低コストで製造する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のワイヤガイドの製造方法は、感光性ガラ
スを露光手段によってワイヤガイド孔のパターンに露光
する露光工程と、露光部を結晶化する熱現像工程と、結
晶部を除去するエッチング工程を経て、感光性ガラスに
ワイヤガイド孔を形成するワイヤガイドの製造方法にお
いて、露光工程は第１および第２の露光工程を含み、第
１の露光工程は、第１のマスクと、感光性ガラスと第１
のマスクとの間に設けてある第２のマスクとを用いて露
光し、第１のマスクの露光穴の径はワイヤ径と実質的に
等しく、第２のマスクの露光穴の径は第１のマスクのそ
れよりも大であり、第１，第２の露光穴は実質的に同心
であり、第２の露光工程は、第１の露光工程の後に、第
２のマスクのみを用いて露光し、エッチングを受けやす
い結晶部が感光性ガラスの露光方向に貫通しない深さで
形成され得るのに必要な総露光量を、感光性ガラスの第
２のマスクの露光穴に対向する部分に与え、第１および
第２の露光工程により、エッチングを受けやすい結晶部
が感光性ガラスの露光方向に貫通する深さで形成され得
るのに必要な総露光量を、感光性ガラスの第１のマスク
の露光穴に対向する部分に与えることにより、段差を有
する露光穴を形成するものである。

【００１２】本発明者は、感光性ガラスを、好ましくは
エキシマレーザーで露光し熱現像する際に、エッチング
速度が非結晶部分と比べ、エッチングを受けやすい結晶
を形成する最小限度の露光量のときに、エッチングを受
けやすい結晶を、薄い板厚の感光性ガラスにおいても板
厚を貫通しない深さで形成できることを発見した。

【００１３】この結論に至る実験データを、図２，図３
に示している。図２に感光性ガラスの透過率と相対露光
感度を示す。例えば、感光性ガラスの感度波長域の３０
８nmの発振波長を持つエキシマレーザー（ＸｅＣｌ）を
使用する場合、図から分かるように感光性ガラスの透過
率は約３０％である。よって、所定厚さの感光性ガラス
に一定の総露光量を照射しても、裏面ではエッチングさ
れ易くなるための総露光量に達しないため、熱現像工程
を経てエッチングをしてもエッチングされないことが分
かる。

【００１４】図３は、１パルス当りのエネルギー強度が
８０mj／cm² のエキシマレーザーで露光した場合の感光
性ガラスのエッチング時間とエッチング深さとの関係を
示す関係図である。なおここで、エッチング条件として
はフッ化水素酸（ＨＦ）６％溶液からなる液温２５℃の
エッチング液を用いて，シャワー圧力３kgf/cm² でエッ
チングした。図３のようにエッチングを受けやすい結晶
部では、エッチング深さは、総露光量に関係なくエッチ
ング時間に正比例して大きくなるが、一定の時間経過後
はエッチングが進行しなくなることが分かる。この限界
は総露光量によって異なり、例えば総露光量が１６０mj
／cm² のときには、エッチング深さがほぼ１mm以上の深
さにはならないが、総露光量が３２０mj／cm² のときに
は、エッチング深さがほぼ１．３mmの深さ以上にはなら
ないことが分かる。

【００１５】本発明は、以上の原理により、露光工程に
おいて、エッチングを受けやすい露光部を形成する際
に、総露光量を異にする露光をすることにより、それぞ
れの最大エッチング深さの差を生じさせ、それによっ
て、１回のエッチングで段差を有するワイヤガイド孔を
形成するようにしたものである。こうしてワイヤガイド
孔に段差を設ける入口側を大きくし、印字ワイヤを挿通
し易くしたワイヤガイドを低コストで製造可能にしたと
ころに特徴を有する。

【００１６】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
して説明する。図１は、本発明におけるワイヤガイドの
製造方法についての工程を示すものであり、複数の矢印
は、感光性ガラス１に対して露光手段２からの光の照射
方向を示している。

【００１７】図１（ａ）に示すように、露光治具（図示
略）にセットされた感光性ガラス１の上方に露光手段２
が設けてある。感光性ガラス１は、ＳｉＯ₂ を主成分と
するガラス中にＬｉ₂ Ｏ，Ａｌ₂ Ｏ₃ など金属系の析出
物質を添加した素材を用い、厚さが１．２mmで、寸法形
状がワイヤガイドに適するものに形成してある。

【００１８】露光手段２は、総露光量を決するファクタ
ーとなるパルス発振を制御可能なものとして、レーザー
発振器を採用している。使用されるレーザーとしては、
感光性ガラスの感度波長域１５０〜４００nmを含むパル
ス発振型のエキシマレーザー（ＸｅＣｌ）を選んであ
る。この例では、３０８nmの発振波長を持つエキシマレ
ーザーとし、露光の際の１パルス当りのエネルギー強度
は、８０mj／cm² のものを採用した。

【００１９】（１）露光工程露光工程は、２枚のフォトマスクを用い、第１の露光工
程と第２の露光工程との２回に分けて行う。フォトマス
クは、第１のマスク３と、第１のマスク３と感光性ガラ
ス１との間に設けた第２のマスク４とを２枚重ねにして
ある。第１のマスク３のマスクパターン３ａには、挿通
する印字ワイヤの径と略同一で、かつそれよりも大に形
成した複数の露光穴３ｂが設けてある。第２のマスクの
マスクパターン４ａは、２枚のマスクを重ね合わせた状
態にしたときに、上記した第１の露光穴３ｂとそれぞれ
実質的に同心になるように、多数の露光穴４ｂが配置し
てある。露光穴４ｂの径は、第１の露光穴３ｂの径より
も大にしてある。

【００２０】第１の露光工程は、図１（ａ）に示すよう
に、第１のマスク３の露光穴３ｂを介して、露光手段２
から照射するレーザー光線によって、露光穴３ｂと対向
する部分を露光し、第１のマスクによる露光部５ｃを形
成する。この部分に照射する総露光量は、露光部が貫通
孔となるためにエッチングされやすいものにする必要が
あるので、１パルス当たりのエネルギー強度が８０mj／
cm² であるから、４パルス発振すなわち８０×４＝３２
０mj／cm² と定めた。実際に発振するパルス数は、次の
第２の露光工程による露光量との合計を考慮して、とり
あえず２パルス、すなわち１６０mj／cm² の総露光量に
なるようにレーザー光線を照射する。

【００２１】第２の露光工程は、第１の露光工程の後に
第１のマスク４を取り除き、図１（ｂ）に示すように、
第２のマスク４のマスクパターン４ａを介し、第１の露
光工程のときと同一の露光手段２によって露光する。レ
ーザー光線は、露光穴４ｂを介して感光性ガラス１に部
分的に照射し、露光部６を形成する。このときの総露光
量を１６０mj／cm² と定めると、レーザーの発振数は２
パルスになる。第１，第２の露光工程において露光した
露光部５は、総露光量が合計３２０mj／cm² となる。第
１，第２の露光工程による露光部５の最大エッチング深
さは、図３によれば１．３mmとなり、第２の露光工程に
よる露光部６の最大エッチング深さ１．０mmとなる。こ
うして１回のエッチングにおいて同時に、深さを異にす
る２つの露光部が形成される。すなわち、これを厚さ
１．２mmの感光性ガラス１について適用したときに、第
１，第２のマスク３，４による貫通穴となるべき露光部
５の周囲に第２のマスク４による止まり孔となるべき露
光部６が形成される。

【００２２】（２）熱現像工程次に、露光部５，６を形成した感光性ガラス１を５００
〜７００℃に加熱し、熱処理によって現像し、図１
（ｃ）に示すように、エッチングを受けやすい結晶部５
ａ，６ａに変化させる。先に説明したように露光部５，
６は総露光量を異にするため、結晶部５ａ，６ａは結晶
深度を異にする。すなわち、先に述べた露光部５の最大
エッチング深さはガラス厚さ１．２mmを越えているので
結晶部５ａは貫通したものとなり、露光部６の最大エッ
チング深さは結晶部６ａに相当するものとなる。

【００２３】（３）再露光工程次に、最後の工程で行う結晶化工程の前処理として、感
光性ガラス１に紫外線を照射し、未露光部を含む全体を
露光する。再露光は、図１（ｄ）に示すように露光工程
のときとは反対面から紫外線を照射して行う。

【００２４】（４）エッチング工程次に、再露光処理をした感光性ガラス１をフッ化水素酸
６％溶液からなる液温２５℃のエッチング液を用いて，
シャワー圧力３kgf/cm² の条件でエッチングする。ワイ
ヤガイド孔となるべき部分の孔が、板厚１．２mmの感光
性ガラスを貫通するのに必要な深さ、すなわち１．２mm
以上のエッチング深さとするために、およそ１３０分エ
ッチングを行い、中心部分に貫通孔５ｂを形成する。こ
れとともに、この孔５ｂの周囲の部分を約１mmの深さに
エッチングして貫通孔５ｂと実質的に同心、かつこの孔
よりも径が大きい孔６ｂを形成する。こうして、図１
（ｅ）に示すように、段差を有するワイヤガイド孔７が
形成される。ワイヤガイド孔７は、孔５ｂの上端が多少
浸蝕され、だれた部分が生じ、また孔６ｂの下端の角部
は完全に垂直にエッチングされずアールがつくので、ワ
イヤを挿通するのに都合がよい形状になる。

【００２５】（５）結晶化工程エッチング工程で段差を有するワイヤガイド孔を形成し
た感光性ガラス１を、８００〜８５０℃に加熱し、感光
性ガラス１全体を結晶化する。この結果、感光性ガラス
１は、もはや露光しても感光されず、物理的および化学
的に優れた性質を備えた結晶化ガラスとなり、ワイヤを
挿通し易く、かつ耐久性の優れたワイヤガイド１１がで
き上がる（図１（ｆ））。

【００２６】なお、本発明は、露光工程を２工程にして
段差を設けるようにしてあるが、これを３工程以上と
し、多数のフォトマスクを使用して多数の工程によって
形成するようにしてもよい。多数の露光工程により、そ
れぞれ総露光量を異にする露光部を作り、１回のエッチ
ングにより、なだらかな斜面を有するワイヤガイド孔を
設けることも可能である。

【００２７】また、露光手段２は、本実施例で採用した
エキシマレーザー（ＸｅＣｌ）以外のレーザを採用して
もよく、エキシマランプ，超高圧水銀ランプによる紫外
線でもよい。このとき総露光量やエッチング時間もエッ
チング深さ等の条件に応じて適宜選択すればよい。さら
に、本発明は、ワイヤガイドの製造以外にも感光性ガラ
ス製品のエッチング深さを多様にしたい製品の製造方法
としても適用することが可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ワイヤ
ガイドを構成する感光性ガラスに対する総露光量を規制
することによって、エッチング深さを規制可能であるこ
とに着目し、最大エッチング深さの差を利用し、１回の
エッチングによって印字ワイヤの入口側を大きくしたワ
イヤガイド孔を低コストで穿設することが可能になる。
本発明のワイヤガイドの採用することにより、印字ヘッ
ドを組み立てる際に、多数の細い径の印字ワイヤを、そ
れぞれのワイヤガイド孔に容易に挿通可能になるため、
印字ヘッドの製造コストの低減に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例についての工程図である。

【図２】レーザーの波長に対する感光性ガラスの透過率
および相対露光感度との関係を示す特性図である。

【図３】総露光量を異にする場合のエッチング時間とエ
ッチング深さとの関係を示す関係図である。

【図４】従来技術における工程図である。

【符号の説明】

１感光性ガラス２露光手段３第１のマスク４第２のマスク３ｂ第１のマスクの露光穴４ｂ第２のマスクの露光穴５ａ，６ａ結晶部７ワイヤガイド孔１１ワイヤガイド

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】感光性ガラスを露光手段によってワイヤ
ガイド孔のパターンに露光する露光工程と、露光部を結
晶化する熱現像工程と、結晶部を除去するエッチング工
程を経て、上記感光性ガラスに上記ワイヤガイド孔を形
成するワイヤガイドの製造方法において、上記露光工程は第１および第２の露光工程を含み、上記
第１の露光工程は、第１のマスクと、上記感光性ガラス
と上記第１のマスクとの間に設けてある第２のマスクと
を用いて露光し、上記第１のマスクの露光穴の径はワイ
ヤ径と実質的に等しく、上記第２のマスクの露光穴の径
は上記第１のマスクのそれよりも大であり、上記第１，
第２の露光穴は実質的に同心であり、上記第２の露光工程は、上記第１の露光工程の後に、上
記第２のマスクのみを用いて露光し、エッチングを受け
やすい結晶部が上記感光性ガラスの露光方向に貫通しな
い深さで形成され得るのに必要な総露光量を、上記感光
性ガラスの上記第２のマスクの露光穴に対向する部分に
与え、上記第１および第２の露光工程により、エッチングを受
けやすい結晶部が上記感光性ガラスの露光方向に貫通す
る深さで形成され得るのに必要な総露光量を、上記感光
性ガラスの上記第１のマスクの露光穴に対向する部分に
与えることを特徴とするワイヤガイドの製造方法。