JP2560717B2 - 磁気絶縁シ−ト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はドットプリンタ印字ヘッドに使用される磁気
絶縁シートに関するものである。

［従来の技術］ インパクトプリンタの印字を行なう公知のワイヤー式
のドットプリンタ印字ヘッド概略図を、第１図、第２図
に示す。第１図は吸引タイプ、第２図はシャトルタイプ
である。

印字を行なうには、ヘッドケース内に複数個配備され
たコア２をコイル８で磁化あるいは消磁して金属製のア
ーマチュア１を左右に動かし、印字ピン４を作動させ
る。印字ピン４はガイド５で案内支持され、リボン６を
叩いて印字紙７に印字を行なう。アーマチュア１とコア
２はいずれも金属製であり、両者が直接接触すると騒音
や金属磨耗が起こったり、また磁気が金属内で短絡して
コア２からアーマチュア１が離れにくくなり、印字速度
が低下あるいは印字できなくなったりする。そこで磁気
絶縁シート３をアーマチュア１とコア２の間にセットし
てこれらの問題を防いでいる。

コンピュータやワードプロセッサーの高性能化に伴な
い、出力装置であるプリンタの高速化が求められてい
る。これを達成するにはアーマチュア１の高速作動が必
要であるが、その際にヘッドの温度が150℃以上の高温
になったり、磁気絶縁シート３には大きな衝撃が加わっ
たりする。

従来、この磁気絶縁シート３にはポリエステルフィル
ムやポリイミダフィルムが用いられていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしポリエステルフィルムは耐熱性が悪いため高速
化すると熱変形してすぐに穴があいてしまい、またポリ
イミドフィルムは耐熱性が優れているが耐衝撃性が悪い
ためやはり穴があきやすく、いずれも耐久性の点で高速
用印字ヘッドの磁気絶縁シートとしては使用できないと
いう問題があった。

本発明は上記の問題点を解決し、高速化しても耐久性
の良好な磁気絶縁シートを提供することを目的とするも
のである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は芳香族ポリアミド主成分とし、1kg/mm²荷重
下の200℃での寸法変化が５％以下、硬度が20以上、摩
擦係数が1.0以下、かつ厚みが３〜80μのフィルムから
なることを特徴とするドットプリンタ印字ヘッド用磁気
絶縁シートに関するものである。

本発明の芳香族ポリイミドとは、例えばパラフェニレ
ンテエレフタルアミド、パラフェニレンイソフタルアミ
ド、メタフェニレンテレフタルアミド、メタフェニレン
イソフタルアミドなどを主体とするものであり、さらに
芳香核にハロゲン（塩素、臭素、フッ素など）又はニト
ロ基、アルル基、アルコキシ基などの置換基を有するも
のも含まれる。この芳香族ポリイミドの中でより好まし
くはパラフェニレンテレフタルアミドを主体としたもの
であり、芳香核の少なくとも20％以上に塩素置換基を有
するものは、製膜性が良好なため均質なフィルムが得ら
れ、機械特性、耐熱性に優れたものである。

この芳香族ポリアミドは酸クロリドとジアミンの反
応、あるいはイソシアネートととカルボン酸との反応で
得られる。

酸クロリドとジアミンの組合せを例にとると、単量体
としては、酸クロリド側は、テレフタル酸クロリド、イ
ソフタル酸クロリド、およびこれらの芳香核に、ハロゲ
ン、ニトロ、アルキル、アルコキシ基を有するもの、例
えば、２−クロルテレフタル酸クロリド、２−クロルイ
ソフタル酸クロリド、2,5−ジクロルテレフタル酸クロ
リド、２−ニトロテレフタル酸クロリド、２−メチルイ
ソフタル酸クロリドなどがある。またジアミン側は、ｐ
−フェニレンジアミ、ｍ−フエニレンジアミン、4,4′
−ジアミノジフェニルケトン、3,3′−ジアミノジフェ
ニルケトン、4,4′−ジアミノジフェニルメタン、3,4′
−ジアミノジフェニルメタン、3,3′−ジアミノジフェ
ニルメタン、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル3,3′
−ジアミノジフェニルエーテル、ベンチジン、およびこ
れらの芳香核に上記の置換基を有するもの、例えば、２
−クロル−ｐ−フェニレンジアミン、２−クロル−メタ
フェニレンジアミン、２−メチル−メタフェニレンジア
ミン、3,3′−ジメチルベンチジンなどがある。

またイソシアネートとカルボン酸の組合せを例にとる
と、イソシアネート側は、フェニレン−1,4−ジイソシ
アネート、フェニレン−1,3−ジイソシアネート、ジフ
ェニルケトン−4,4′−ジイソシアネート、ジフェニル
メタン−4,4′−ジイソシアネート、ジフェニルエーテ
ル−4,4′−ジイソシアネート、ジフェニルスルホン−
4,4′−ジイソシアネート、およびこれらの芳香核に上
記の置換基を有するもの、例えば、トルイレン−2,6−
ジソシアネート、トルイレン−2,4−ジオシアネートな
どがある。またカルボン酸側は、テレフタル酸、イソフ
タル酸、およびこれらの芳香核に上記の置換基を有する
ものなどがある。

なお、本発明の芳香族ポリアミドには物性を損なわな
い程度にエステル結合、ウレタン結合、イミド結合、複
素環結合などを含有していてもよい。なお機械特性、耐
熱性の優れたフィルムを得るにはポリマとしては固有粘
度（ホリマ0.5gを臭化リチウム2.5wt％を含むＮ−メチ
ルピロリドンで100mlの溶液として30℃で測定した値）
は0.5〜6.0が好ましい。

また本発明の芳香族ポリアミドにはフィルムの物性を
損わない程度に、滑剤、酸化防止剤、その他添加剤等
や、また他のポリマがブレンドされていてもよい。

本発明のフィルムは、少なくとも一方向が1kg/mm²荷
重下の200℃での寸法変化が５％以下の必要があり、好
ましくは２％以下である。フィルムには、厚み方向の力
だけでなく、アーマチュア１あるいはコア２と接する際
にフィルムの面方向に微小た剪断力が働いていることが
フィルム表面の形態を顕微鏡観察することにより認めら
れるが、寸法変化が５％以下であると、この剪断力によ
るフィルムの変形が小さく、耐久性の向上につながる。

本発明のフィルムの硬度は20以上、好ましくは25以
上、より好ましくは30以上である。20未満では衝撃に対
して変形量が大きくなって耐久性が悪化する。上限は特
に限定されないが100程度である。

また少なくとも片面の摩擦係数は1.0以下、好ましく
は0.8以下である。ここでいう摩擦係数とは、フィルム
どうしの動摩擦係数である。フィルム表面には上述した
ようにアーマチュア１あるいはコア２から剪断力が働く
が、摩擦係数が1.0が超えると剪断力によりフィルムの
変形量が大きくなったり、フィルム表面が削られて耐久
性が著しく低下する。

さらにフィルムの厚みは３〜80μ、好ましくは５〜60
μである。３μより薄いと機械特性が低下して耐久性が
悪くなる。また80μより厚いとアーマチュア１の作動距
離が短かくなって十分な印字圧力が得られなかったり、
コア２からの吸引力が不足して高速作動ができなくな
る。

さらに本発明のフィルムは、密度が1.40〜1.55、少な
くとも一方向についてヤング率が600kg/mm²以上、強度
が30kg/mm²以上であることが好ましい。

次に該フィルムの製造方法について説明する。ポリマ
はＮ−メチルピロリドン（NMP）、ジメチルアセトアミ
ド（DMAc）、ヘキサメチルホスホルアミド（HMPA）、ジ
メチルホルムアミド（DMF）、テトラメチル尿素、γ−
ブチロラクトンなどの有機溶媒中に酸クロリドとジアミ
ンの単量体を添加し低温溶液重合したり、水系媒体を使
用する界面重合によって製造することができる。また上
記のような溶媒中でイソシアネートとカルボン酸に触媒
を添加して製造することもできる。酸クロリドとジアミ
ンを単量体として重合したポリマ溶液をそのまま製膜原
液として使用する場合、ハロゲン化水素が発生するの
で、これを公知の無機塩基あるいはそれらの水和物、ア
ンモニア、さらには有機塩基で中和して、その後の製膜
工程でハロゲン化水素が悪影響を及ぼさないようにする
ことが必要である。この中和によって生成した中和塩は
ホリマの溶解助剤として働き、ポリマの溶解性を高める
が、さらに別途に塩化リチウム、臭化リチウム、塩化カ
ルシウムなどのアルカリあるいはアルカリ土類金属のハ
ロゲン化物などを添加することもある。

ポリマの種類によっては溶解助剤は不必要か、あるい
は溶解助剤が中和塩量より少なくても安定した溶液が得
られ、場合によってはその方が製膜性が良好な場合もあ
るので、その際は単離されたポリマを溶媒に添加するな
どしてポリマと溶解助剤の量を適宜コントロールするこ
とが可能である。

ポリマの単離は有機溶媒中で重合したポリマ溶液を水
中などに投入して再沈したり、また界面重合で生成した
ポリマを洗浄乾燥することによって得ることができる。

またフィルムの摩擦係数を下げるために、無機あるい
は有機の微粒子をポリマ溶液中に存在させておく必要が
あるが、添加時期は重合前でも製膜直前でもよく特に限
定されない。使用される粒子としては特に限定されない
が、例えばSiO₂、TiO₂、ZnO、Al₂O₃、CaSO₄、BaSO₄、Ca
CO₃、カーボンブラックなどがあり、粒径は20mμから10
μのものが使用される。添加量はポリマ当り0.01〜100
重量％である。

上記のように調製された製膜原液中のポリマ濃度は２
〜40wt％が好ましい。中和で生成した塩や溶解助剤とし
ての無機塩が含有されている場合には湿式法あるいは乾
湿式法で製膜するのが好ましい。湿式法で製膜する場合
には該原液を口金から直接製膜用浴中に押し出すか、又
は一旦ドラム等の支持体上に押し出し、支持体ごと湿式
浴中に導入する方法が採用される。この浴は一般に水系
媒体からなるものであり、水の他に有機溶媒や無機塩等
を含有していてもよい。該浴温度は通常０〜100℃で使
用され、フィルム中に含有された塩類及び有機溶媒の抽
出が行なわれる。さらにフィルムの長手方向に延伸が行
なわれる。浴から出たフィルムは次いで乾燥や延伸、熱
処理が行なわれるが、これらの処理は一般に100〜500℃
でなされる。

乾湿式法で製膜する場合は該原液を口金からドラム、
エンドレスベルト等の支持体上に押し出して薄膜とし、
次いでかかる薄膜層から溶媒を飛散させ薄膜が自己保持
性を持つまで乾燥する。乾燥条件は一般に室温〜300
℃、60分以内の範囲である。上記乾式工程を終えたフィ
ルムは支持体から剥離されて湿式工程に導入され、上記
の湿式法と同様に脱塩、脱溶媒が行なわれ、さらに延
伸、乾燥、熱処理が行なわれてフィルムとなる。

ポリマの種類によってはポリマが無機塩なしで有機溶
媒に溶解することがあるが、その際には乾式法で製膜す
ることが可能である。もちろん上記のように湿式法、乾
湿式法で製膜してもよい。

この乾式法のプロセスを採用した場合には、ドラム、
あるいはエンドレスベルト等の上で乾燥され自己保持性
をもったフィルムを、これら支持体から剥離し、フィル
ムの長手方向に延伸を行なう。さらに残存揮発分が３％
以下になるまで乾燥し、延伸、熱処理が行なわれる。こ
れらの処理は一般に150〜500℃で行なわれる。

以上のように形成されるフィルムは、製膜工程中で、
機械特性、熱特性が本発明の範囲となるように延伸、熱
処理を施す。具体的には熱処理は250〜400℃、１秒〜10
分で、延伸倍率は面倍率で1.0〜3.0（面倍率とは延伸後
のフィルム面積を延伸前のフィルムの面積で除した値で
定義する。）の範囲内にあることが機械特性、熱特性を
維持する上で好ましい。

以上のように製造されたフィルムは、ヘッドの形状に
より、円形、ドーナツ形、矩形等種々の形の磁気絶縁シ
ートとして使用される。

［発明の効果］ 本発明の磁気絶縁シートは、寸法安定性が優れ、硬
く、かつ滑り性が良好な芳香族ポリアミドから成ってい
るため、高温下での厚み方向、面方向の変形や摩耗が少
ない。そのため高速で印字を行なった際にヘッドが高温
になっても良好な耐久性があり、ヘッド寿命の向上、信
頼性の向上が可能である。

［特性の測定方法並びに効果の評価方法］ （１） 寸法変化 試幅10mm、試長200mmになるようにフィルムを切出
し、1kg/mm²に相当する荷重をかけ、200℃のオーブン中
で５分間加熱してから試験片を取り出し放冷後下式によ
り算出した。＋は伸び、−は収縮を意味する。

寸法変化（％）＝（加熱後の長さ−試長）／試長×100 （２） 硬度 ビッカース硬度計によりJISB−7734に従って測定し
た。ただし測定荷重は35gとし、20μより薄いフィルム
は、20μを超える厚みになるようにフィルムを重ねて測
定した。フィルム表面を見やすくするため、アルミを10
00〜1500Å蒸着して、測定した。

（３） 摩擦係数 100mm×75mmのフィルムの２枚重ねにして、65mm×65m
m、200gの荷重をのせ、２枚のフィルムを10cm/分の相対
速度で引っ張って引張り張力と荷重との関係から動摩擦
係数を算出した。

（４） 耐久性評価方法 24ピンのドットプリンタ印字ヘッドに磁気絶縁シート
をセットし、各印字ピンを1400回／秒の速度で駆動させ
た。各印字ピンが２億回駆動した時点で、ヘッドを分解
してシートを観察し、次の基準で耐久性を評価した。

○:24ピンともピンホールの発生なく、良好。

×：ピンホールあるいは、完全な穴あきがある。

なお、駆動テストを終えた時点でヘッド温度は150〜1
70℃になっていた。

［実施例］ 以下に実施例に基づいて本発明を説明する。ただし本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１ 蒸溜、脱水したＮ−メチルピロリドンに0.9モル比に
相当する２−クロル−ｐ−フェニレンジアミンと、0.1
モル比に相当する4,4′−ジアミノジフェニルエーテル
を撹拌溶解させ、10℃に冷却してこの中へ0.2モル比に
相当するテレフタル酸クロリド、および0.8モル比に相
当する２−クロルテレフタル酸クロリドを添加し、２時
間撹拌した。その後、十分精製した水酸化リチウムを発
生塩化水素当り95モル％添加し、70℃で２時間撹拌した
後、さらに７モル％相当量のアンモニア水を加えて水和
を完結し、さらに別にＮ−メチルピロリドン中で分散し
てあった0.5μのシリカをポリマ当り0.3重量％添加して
30℃でポリマ濃度10重量％、3000ポイズの透明な芳香族
ポリアミド溶液を得た。このポリマの固有粘度は2.8で
あった。

この溶液を表面研磨した金属ドラム上へ30℃で均一に
流延し、120℃の雰囲気で10分乾燥した。このフィルム
をドラムから剥離し、30℃の水槽中に連続的に30分間浸
漬しながらMD方向に1.2倍延伸した。さらにフィルムを
テンターへ導入し320℃で５分間乾燥し、TD方向に1.2倍
延伸して厚さ25μの透明なフィルムを得た。

このフィルムの物性は第１表に示したように寸法変
化、硬度、摩擦係数とも良好なものである。このフィル
ムを磁気絶縁シー用ト用に円形に切出し、耐久性を評価
したところピンホールの発生もなく非常に耐久性のよい
ものであることがわかった。

実施例２ 実施例１で、4,4′−ジアミノジフェニルエーテルの
かわりに、4,4′−ジアミノジフェニルスルホンを使用
する以外は実施例１と同様に重合、製膜を行なって厚さ
40μのフィルムを得た。このフィルムの物性は第１表の
ようであった。

これをヘッドに装着して耐久性を評価したところ、ピ
ンホールの発生もなく良好な耐久性を有していることが
わかった。

実施例３ Ｎ−メチルピロリドン中に、十分乾燥した臭化リチウ
ムをポリマ当り100重量％になるように溶解し、さらに
0.9モル比に相当する２−クロル−ｐ−フェニレンジア
ミンと、0.1モル比に相当する4,4′−ジアミノジフェニ
ルエーテルを添加して溶解した。10℃に冷却してこの中
へ１モル比に相当するテレフタル酸クロリドを添加して
重合を行なった。さらに実施例１と同様に中和し、シリ
カを添加してポリマ濃度5.0重量％の溶液を得た。この
ポリマの固有粘度は4.8であった。

この溶液を実施例１と同様のプロセスで製膜して25μ
のフィルムを得た。延伸倍率はMD方向、TD方向とも1.2
倍、テンター温度は340℃であった。フィルム物性は第
１表に示すように良好なものであった。

これをヘッドに装着して耐久性を評価したところ、ピ
ンホールの発生もなく良好な耐久性を有していることが
確認された。

比較例１ 実施例１で、シリカを0.005重量％とする以外は、実
施例１と同様に重合、製膜して25μのフィルムを得た。
フィルムの物性は第１表に示すように、摩擦係数の大き
なものであった。

このフィルムの耐久性を評価したところ、24ピンのう
ち、半分以上がピンホールが発生しており、耐久性の悪
いフィルムであることがわかった。

比較例２ NMP中に１モル比に相当するメタフェニレンジアミン
を添加して溶解し、さらにこの中へ１モル比に相当する
イソフタル酸クロリドを添加して重合を行なった。さら
に実施例１と同様に中和と0.3重量％のシリカを添加し
てポリマ溶液を得た。これを実施例１と同様のプロセス
で製膜して25μのフィルムを得た。延伸倍率はMD方向、
TD方向とも2.0倍、テンターの温度は300℃であった。フ
ィルム物性は第１表に示すように硬度が小さいものであ
った。

このフィルムの耐久性を評価したところ、24ピンとも
完全に穴があいており、耐久性の悪いものであった。

比較例3,4 市販のポリエステルフィルム（比較例３）と、ポリイ
ミドフィルム“カプトン”（比較例４）の25μを用い、
耐久性の評価を行なった。その結果いずれを使用した場
合も完全にフィルムに穴があいており、アーマチュア１
とコア２が摩耗して鉄錆が多量発生していた。これらの
フィルムの物性を第１表に示すが、ポリエステルフィル
ムは寸法変化と硬度が悪く、またポリイミドフィルムは
寸法変化は良好だが硬度が低かった。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、公知のドットプリンタ印字ヘッ
ドの概略図である。 1:アーマチュア、2:コア、 3:磁気絶縁シート、4:印字ピン、 5:ガイド、6:リボン、7:印字紙、 8:コイル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】芳香族ポリアミドを主成分とし、1kg/mm²
   荷重下の200℃での寸法変化が５％以下、硬度が20以
   上、摩擦係数が1.0以下、かつ厚みが３〜80μフィルム
   からなることを特徴とするドットプリンタ印字ヘッド用
   磁気絶縁シート。